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.