1. MÁQUINAS TÉRMICAS
MOTORES ALTERNATIVOS, DE COMBUSTÃO INTERNA
Aulas 07-11
• história
• características
• componentes, funcionamento
• sistemas de injeção de combustível
• motor turbinado
• motor Wankel
• áreas tecnológicas em desenvolvimento
Prof. Jorge da Silva Júnior

2. MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA - Perspectiva Histórica
1860 - LENOIR, J.J. E.
- primeira tentativa - sem compressão prévia da mistura ar + combustível,
uns 5000 motores foram fabricados entre 1860 - 1865 , até 6 HP, máxima
eficiência 5%

3. 1867 - NICOLAUS OTTO e
EUGEN LANGEN
Alemanha
com compressão da mistura, uns
10.000 foram fabricados , máxima
eficiência11%.

4. 1862 - ALPHONSE BEAU DE ROCHAS, patente francesa
de um motor de quatro tempos
1876 - NICOLAUS OTTO
motor de quatro tempos, reduz 1/3 o peso do motor e 1/16 o curso do pistão, a
eficiência aumenta para 14% .
As características básicas deste motor são as mesmas dos motores de hoje.

5. 1880 - DUGALD CLERK e JAMES ROBSON (ingleses)
KARL BENZ (alemão), desenvolvem o motor de dois tempos
1892 - RUDOLF DIESEL - data da patente,
motor de ignição por compressão
demora 5 anos para desenvolver um protótipo comercial
1957 - WANKEL, FELIX - primeiro teste bem sucedido do motor rotativo

6. Cabeçote do motor :
Componentes válvulas,
velas,
do motor Balancim (controla
a apertura das válvulas),
Motor FIAT dutos de admisão
e escapamento
câmaras de explosão
Correia de
transmissão
Bloco do motor:
cilindros, êmbolos,
bielas Conjunto de árvores de
manivelas,
dutos para água de os pistões estão ligados
resfriamento, à árvore por meio das
bielas,
dutos para o sistema a árvore está apoiada na
de lubrificação base do bloco do motor

7. Características dos motores segundo sua aplicação
Tipo de motor Utilização Potência kW IC ou Tempos Resfria
Diesel
mento
Veículos de Motocicletas Scooters 0.75 - 70 IC 2,4 Ar
passeio Carros pequenos 15 - 75 IC 4 Ar,água
Carros grandes 75 - 200 IC 4 Ar,água
Comerciais leves 35 - 150 IC, D 4 Ar,água
Comerciais pesados 120 - 400 D 4 água
Veículos fora de Veículos leves (aeroportos, 1,5 - 15 IC 2,4 Ar,água
estrada fazendas)
agricultura 3 - 150 IC, D 2,4 Ar,água
Movimento de terra 40 - 750 D 2,4 água
Militares 40 - 2000 D 2,4 água
Estrada de ferro locomotivas 400 - 3.000 D 2,4 água
Marinhos Fora de borda 0,4 - 75 IC 2 água
Lanchas a motor 4 - 750 IC,D 4 água
Barcos a motor 30 - 2.200 D 2,4 água
Navios 3.500 - 22.000 D 2,4 água
Aeronaves Aviões 45 - 2.700 IC 4 ar
Helicópteros 45 - 1.500 IC 4 ar
Domésticos Cortador de grama 0,7 - 3 IC 2,4 ar
Estacionários Potência elétrica 35 - 22,000 D 2,4 água
IC: ignição por centelha, D: Diesel

8. Carburador
princípio de
funcionamento

9. Sistema de Injeção eletrônica de combustível - Bosch

10. Sistema
de
injeção
(Bosch)
Motor
Diesel Válvulas que controlam
a liberação de combustível

11. Sistema de alimentação de gás da Rodagás

12. Princípio de
funcionamento
do motor
Diesel

13. Motor de 4 tempos com injeção de combustível no cilindro:
ciclo de funcionamento
1 2 3 4
Injeção do
Admissão Compressão combustível Expansão Escape

16. Acionamento das válvulas

17. Motor de 2 tempos , ciclo de funcionamento
aspirado, sem válvulas de aspiração e escape, de ignição por centelha
1 2
Combustão e Escape Aspiração e Compressão

18. Ciclo diesel Ciclo Otto De carga estratificada
Na compressão, somente ar é Na compressão é comprimida uma Motores híbridos, tentam somar
comprimido na câmara mistura de ar + combustível as vantagens dos outros dois
O ar é comprimido O ar é comprimido a mais baixas Trabalha com relação de pressão
pressões, similar ao Diesel: 12 a 15 (melhora
até atingir uma temperatura acima a eficiência)
da de auto-ignição a temperatura atingida fica abaixo
da de autoignição
O combustível é injetado (quase O combustível entra em ignição Injeção direta de combustível na
no final da corrida do pistão) e através de uma faísca câmara de combustão: evita
entra em autoignição "golpeteo"
Taxas de compressão altas Taxas de compressão mais baixas Ignição por centelha,
evita ignição espontânea
indesejada
Aceita combustível menos Combustível: gasolina, álcool, gás O controle de potência do motor é
"nobre" : óleo Diesel ou gás natural realizado através do controle de
natural + 20% óleo Diesel combustível injetado por ciclo
Ciclo a ar ideal: Ciclo a ar ideal: Podem operar com combustíveis
menos "nobres"
o calor entra a pressão constante O calor entra a volume constante

19. Câmara de combustão :
motor de carga estratificada de injeção direta

20. Q Gases de escape
resfriador
Supercarregamento
mecânico
motor
Na admissão
ar Combustível por injeção Gases de escape
turbina
Motor turbinado
Q
resfriador
ar
Combustível
motor

22. Sensor HFM Corpo de Borboleta
Válvula controle
do turbo
Filtro de
ar Sensor de fase
Válvula de recirculação
Bobinas
Comando
variável
Turbo
Intercooler

23. Motor turbinado
1 - entrada ar
2 - compressor
3 - interresfriador
4 - carburador
5 - manifold
6 - válvula de entrada
7 - válvula de saída
8 - manifold
9 - turbina
10 - saída dos gases
11 - sistema de controle
da saída dos gases
12 - regulador de
pressão

24. Motor Wankel , de pistão rotativo

25. Motor Wankel

26. MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA : áreas em desenvolvimento
- controle de poluição
Carros Caminhões
Poluente Impacto % Emissão Redução nos Motores Motores
em veículos novos
(do total)
não motores IC Diesel
emissões
fontes controlados %
móveis (g/km) (#) (g/km) (g/km)
NO e NOx Névoa,
tóxicos 40-60 2,5 75 7 12
CO tóxico
90 65 95 150 17
Hidrocarbo- névoa
netos não 60-80 10 90 17 3
queimados
Particulados Reduz
visibilidade 0,5(*) 40 -- 0,5
(#) valores médios antes do início da normatização (USA - 1968)
(*) motores Diesel
- diminuição do consumo de combustível
- novos combustíveis : álcool, gás, biogás, gases pobres, hidrogênio
- competitividade no mercado
- diminuição de ruído

27. General Motors - Research & Development
Job Openings: Powertrain Systems Research Lab
We strongly encourage and promote the generation of creative and innovative
concepts, and the transformation of these concepts from exploratory research into
practical demonstrations.
Core Competencies:
engine combustion system synthesis & development
transmission system synthesis and control
mechatronic system synthesis and development
synthesis and development of power transmission devices using smart materials
powertrain control synthesis and implementation
powertrain system development and integration

28. General Motors - Research & Development
Job Title: Thermoscience Engineer
Job Description: General Motors Research and Development Center has an open
position for a highly motivated and creative analysis engineer interested in
conducting cutting-edge research on internal combustion engine systems and
other thermofluid devices . The job involves the development and application of
advanced thermofluid analysis tools, including computational fluid dynamics,
for the development of new engine technologies. Both recent graduates and
experienced engineers are invited to apply.
Requirements: Ph.D. in Mechanical, Chemical or Aerospace Engineering majoring in
the thermoscience disciplines; thorough knowledge of the fundamental processes
relevant to engine combustion and performance, e.g., fluid mechanics, turbulence, heat
transfer, turbulent combustion, multiphase flows, etc.; detailed knowledge on the
application of computational fluid dynamics and related tools to research and develop
thermofluid devices. Knowledge of internal combustion engines and after-treatment
systems is advantageous.

29. General Motors - Research & Development
Job Title: Engine Combustion Research Engineer
Job Description: General Motors Research and Development Center has open
positions for highly motivated engineers interested in conducting experimental
research on advanced engine combustion systems. The job involves
experimental engine research and development leading to increased
understanding of advanced combustion systems and the development of
innovative engine concepts offering improvements in vehicle fuel economy,
emissions, performance and drivability. Both recent graduates and experienced
professionals are invited to apply.
Requirements: M.S. or Ph.D. in Mechanical Engineering with experience in
engines and combustion-related research along with good oral and written
communication skills are required. Knowledge of dynamometer systems,
computer based data analysis processes, and emissions control technologies is
preferred.

30. Questão 1
- Pesquise em livros, ou na Internet, novas informações, do seu
interesse sobre algum dos aspectos mencionados nesta aula.
Questão 2
-Pesquise no site http://auto.howstuffworks.com/engine.htm
Dados relativos aos sistemas de resfriamento de motores,
sistemas que não foram abordados nesta aula.
Redija um texto de umas duas páginas e entregue ao professor.
Pode ser enviado via mail ao endereço:
sanebra@fem.unicamp.br.
Podem ser incluídos “links” com sites interessantes
encontrados na internet.