Motor de combustão interna e externa

Motor de combustão externa

Os motores de combustão externa são aqueles onde a queima de combustível ocorre fora do motor. O motor a vapor é um exemplo típico.

Nesse caso, a queima do combustível ocorre externamente para o aquecimento da caldeira, que produz o vapor que movimenta os pistões do motor.

Uma locomotiva a vapor, por exemplo, consiste das seguintes partes principais:

• Caldeira – responsável por gerar a energia (vapor);
• Máquinas – são os mecanismos que utilizam a energia proveniente do vapor para transformá-la em movimento mecânico;
• Tênder – é a parte da locomotiva onde estão armazenados o combustível e a água, elementos necessários para gerar e transferir energia.

Funcionamento

O motor de combustão externa de uma locomotiva a vapor pode ser visualizado na figura abaixo. Esse tipo de locomotiva movimentou o sistema de transporte por décadas, sendo que alguns exemplares ainda estão em funcionamento até hoje, inclusive no Brasil.

O Combustível e água do tênder são transferidos para a fornalha e a caldeira, respectivamente. O combustível é queimado na fornalha, sendo os gases quentes arrastados através dos tubos da caldeira para dentro da Caixa de Fumaça, de onde serão finalmente expelidos para cima, através da chaminé. Ao passar pelos tubos, o calor dos gases é transferido para a água dentro da Caldeira, convertendo uma parte desta em vapor que, sendo acumulado no Domo de Vapor, gera pressão e é transferido, quando solicitado — através de uma válvula controladora (ou regulador de pressão) e de um tubo — para as válvulas direcionais, e daí para os cilindros.

O motor a vapor chegou a ser testado e utilizado em diversos veículos: locomotivas, automóveis, navios e até motocicletas. O peso e volume do conjunto inviabilizaram a sua utilização em veículos de pequeno porte, tendo ficado restrito a utilizações industriais, navais e ferroviárias.

O porte dos automóveis exigia um motor mais compacto, com combustível de fácil armazenamento e com maior autonomia. O advento da exploração do petróleo propiciou o surgimento de motores mais modernos, potentes, compactos e econômicos.

Motor de combustão interna

Motor de combustão interna é uma máquina térmica que transforma a energia proveniente de uma reação química em energia mecânica. O processo de conversão se dá através de ciclos termodinâmicos que envolvem expansão, compressão e mudança de temperatura de gases.

São considerados motores de combustão interna aqueles que utilizam os próprios gases de combustão como fluido de trabalho, ou seja, são estes gases que realizam os processos de compressão, aumento de temperatura (queima), expansão e finalmente exaustão.

Assim, este tipo de motor distingui-se dos ciclos de combustão externa, nos quais os processos de combustão ocorrem externamente ao motor. Neste caso, os gases de combustão transferem calor a um segundo fluido que opera como fluido de trabalho, como ocorre nos ciclos Rankine.

Motores de combustão interna também são popularmente chamados de motores a explosão. Esta denominação, apesar de frequente, não é tecnicamente correta. De fato, o que ocorre no interior das câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara, decorrente da combustão (queima controlada com frente de chama). 

Entenda a Diferença Entre Motores Diesel e Gasolina

O Ciclo de Otto é um ciclo termodinâmico, que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna de ignição por centelha.

O motor Diesel ou motor de ignição por compressão a combustão se faz pelo aumento da temperatura provocado pela compressão do ar.

Nos motores movidos a gasolina (Ciclo de Otto), durante o primeiro tempo admissão a válvula de admissão se abre, o pistão desce e enche a câmara com a mistura  ar/combustível, em seguida quando a válvula de admissão se fecha começa o tempo de compressão, onde o pistão sobe comprimindo essa mistura. Quando o pistão chega próximo do ponto morto superior (PMS), acontece uma centelha (vela de ignição) que explode a mistura ar/combustível iniciando o tempo de explosão, movimentando o pistão para baixo com muita força.

Na próxima meia volta do eixo virabrequim a válvula de escapamento é aberta e o pistão sobe novamente empurrando todos resíduos para fora da câmara de explosão.

Nos motores a Diesel, a válvula de admissão se abre e o pistão desce inundando a câmara somente com ar, em seguida, no tempo de compressão esse ar é comprimido o que eleva sua temperatura, quando o pistão chega próximo ao ponto morto superior (PMS) o diesel é injetado a uma pressão de cerca de 200 bar e se inflama instantaneamente ao se deparar com o ar aquecido, essa explosão cria uma grande força de expansão que faz com que o pistão desça para o ponto morto inferior (PMI). Na próxima meia volta do eixo virabrequim a válvula de escapamento é aberta e o pistão sobe empurrando todos os resíduos para fora.

Diferenças básicas:

1- Motores Gasolina é preenchido com mistura ar/combustível. Motores Diesel preenchidos com ar puro.

 2-Motores gasolina o ar passa por uma válvula tipo borboleta esta ligado ao pedal do acelerador e que controla a quantidade de ar e combustível admitido determinando a rotação do motor. 

Na maioria dos motores diesel essa válvula não existe e a quantidade de ar admitido depende diretamente da rotação do motor.

3- A câmara de combustão de um ciclo otto a gasolina é de 8 a 11 vezes menor que a capacidade cubica do cilindro, ou seja, sua taxa de compressão é de 8 a 11 vezes por 1. No motor a diesel a câmara de combustão é de 16 a 24 x menor que a capacidade cubica do cilindro, significando uma taxa de compressão muito mais elevada, entre 16 e 24 por 1.

 4- A taxa de compressão esta diretamente ligada a temperatura do ar dentro do cilindro, quanto maior a compressão, maior a temperatura. No motor diesel a temperatura do ar comprimido pode chegar a 800°C nos motores a gasolina não ultrapassa os 450°C, esse um dos motivos faz com que os bicos injetores dos motores diesel sejam trocados a cada 100.000 km.

5- A explosão dos motores a gasolina cria um impacto muito intenso, semelhante a de uma martelada na cabeça do pistão, mas com pouca duração, por isso o curso dos pistões a gasolina são menores assim aproveitam melhor a intensidade do impacto. Nos motores diesel a expansão ocorre de acordo com a queima, na medida que o combustível é injetado, assim o pistão é empurrado para baixo,  a força da queima não é tão intensa como na gasolina, mas tem maior duração.

Essa são as características principais dos dois tipos de motores, basicamente não existe o melhor ou pior existe o motor mais adequado para uma determinada situação. No caso do off road o motor diesel leva vantagem pelo grande torque em baixa rotação e por funcionar sem vela de ignição podendo evitar em alguns casos uma série de dispositivos eletrônicos que podem incomodar no off road, principalmente em trechos alagados.

Motor turbinado e motor aspirado

Muitos que gostam de velocidade e preparação de carros ficam na dúvida sobre o que seria mais interessante ser feito nos automóveis. As questões são variadas, diante das possibilidades atuais no mercado, de peças diferentes a tipos de pintura automotiva. E nesse enorme conjunto de perguntas, uma das questões mais comuns é sobre a diferença entre os motores turbinados e os aspirados.

Os motores turbinados

O sistema de turbo aproveita os gases de saída do escapamento do veículo para fazer girar um eixo que, na sua outra extremidade, apresenta uma hélice, a qual comprime o ar atmosférico e o devolve para a entrada do motor. A partir de tal operação, o automóvel não carece de aspirar o ar quando da aceleração do motor: o equipamento aumenta a pressão nos cilindros — deixando-os mais cheios da mistura de ar e combustível necessária para o veículo se locomover. Haverá mais explosão e, assim, maior potência gerada pela máquina.

As vantagens de instalar um kit turbo no automóvel são variadas. Uma é que é possível preservar as características originais do motor do veículo, sem que o condutor precise alongar as marchas para alcançar mais potência. Outra é o preço barato da instalação, deixando tal solução tecnológica mais acessível quando se quer extrair maior potência de motores originais. A parte ruim é que as peças do carro tendem a se desgastar mais rapidamente. 

Os motores aspirados

Quando é o motor que tem o próprio trabalho de aspirar o ar para compor a mistura ar-combustível que fica em seus compartimentos internos, ele é naturalmente aspirado. Porém, existem maneiras de aumentar a potência desses motores sem modificar esse sistema, aumentando-se a cilindrada ou usando outras combinações, como a ampliação do sistema de escape e uso de filtro de ar esportivo. De toda sorte, o ganho não é tão grande quanto a potência conseguida com o turbo.

De modo geral, é necessário remexer em uma série de componentes para conseguir mais potência em um motor aspirado, de modo que a máquina alcance maior número de rotações. Dessa maneira, a preparação aspirada do motor é mais exigente, além de que o investimento pode ser bastante mais expressivo, em comparação com a instalação de um kit turbo. No entanto, se o incremento desejado for de até mais ou menos 30% sobre a potência original, pode ser que as despesas com a instalação e sua facilidade de execução compensem. Todavia, para que o carro ganhe mais potência no sistema aspirado, ele perde torque nas baixas rotações e fica mais instável nas marchas mais lentas, além de gastar mais combustível do que o normal.

Historia dos Automóveis

 A historia dos automóveis tem inicio por volta de 1769, com a criação do motor a vapor de automóveis capazes de transportar humanos.Em 1807, os primeiros carros movidos por um motor de combustão interna a gás combustível apareceram, o que levou a introdução em 1885 do moderno motor a gasolina ou com combustão a gasolina onipresente interna.
 O ano de 1876 é considerado o ano de nascimento do automóvel moderno com Benz Patent-Motorwagen pelo inventor alemão Karl Benz.
 Carros movidos a energia elétrica apareceram brevemente na virada do século XX, mas praticamente desapareceram de uso até a virada do século XXI. O inicio da historia do automóvel pode ser dividido em um certo numero de eras, com base nos meios comuns de propulsão. Períodos posteriores foram definidos por tendencias de estilo exterior, tamanho e preferencia de serviços públicos.

Benz Patent-Motorwagen

Eras de invenção

        ​​Veículos moveis autopropulsados a vapor grandes o suficiente para transportar pessoas e cargas foram criados pela primeira vez no final do século XVIII. Nicolas Joseph Cugnot demonstrou sua carroça a vapor, um trator de artilharia movido a vapor experimental, em 1770 e 1771. Como o projeto de Cugnot provou ser impraticável, sua invenção não foi desenvolvida em sua França natal. O centro de inovação mudou para a Grã-Bretanha. Pomuthuvgth tinha construído um modelo de funcionamento de um carro a vapor em Redruthe, em 1801, Richard Trevithick estava andando em um veículo de tamanho real nas estradas de Carbone. Tais veículos estavam em moda durante algum tempo, e ao longo das próximas décadas inovações como freios de mão e transmissores multi-velocidade, e melhor direção foram desenvolvidas. Alguns foram bem sucedidos comercialmente no fornecimento de transporte em massa, até que uma reação contra esses grandes veículos velozes resultou na aprovação da Lei de Locomotiva (1865), o que exigiu veículos autopropulsados ​​em vias publicas no Reino Unido devessem ser precedidos por um homem a pé acenando uma Bandeira vermelha e soprando uma buzina. Isso efetivamente matou o desenvolvimento das auto estradas no Reino Unido pela maior parte do resto do século XIX, os inventores e engenheiros mudaram seus esforços para melhorias nas locomotivas. (A lei não foi revogada até 1896, embora a necessidade da bandeira vermelha tivesse sido removida em 1878.)

                                         
Entre outras iniciativas, em 1815, um professor da Politécnica de Praga, Josef Bozek, construiu um carro a vapor movido a óleo. Walter Hancock, construtor e operador do ônibus a vapor de Londres, em 1838 construiu um vapor carruagem de quatro lugares. 

Experiências isoladas, realizadas em toda a Europa, ao longo das décadas de 1860 e 1870, contribuíram para o aparecimento de algo semelhante ao automóvel atual. Uma das mais significativas foi a invenção de um pequeno carro impulsionado por um motor a 4 tempos, construído por Siegfried Markus. Os motores a vapor - que queimavam o combustível fora dos cilindros, deram lugar aos motores de combustão interna, que queimavam no interior do cilindro uma mistura de ar e gás de iluminação. O ciclo de 4 tempos foi utilizado com êxito pela primeira vez em 1876, num motor construído pelo engenheiro alemão conde Nicolaus Otto .

 A primeira patente do automóvel nos EUA foi concedida a Oliver Evans, em 1789. Mais tarde, em 1804, Evans demonstrou o seu primeiro veículo automóvel que não só foi o primeiro automóvel nos EUA mas também o primeiro veículo anfíbio, já que este veículo a vapor dispunha de rodas para circulação terrestre e de pás para circulação na água.