Projecto FEUP - Relatório

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1 Projecto FEUP - Relatório - Motores de Combustão Interna - Relatório realizado por: Equipa 505 -Francisco Magalhães -João Paulo Freitas -José Filipe Magalhães -Nuno Pereira -Pedro Lemos -Tomás Pinheiro

2 Índice Página I - Introdução 3 II - Motores de Combustão Interna 4 III - Descrição de um motor de combustão interna genérico 5 IV - Desenvolvimento ao longo da história 9 V - Tipos de motores Motor de ciclo Otto Motor Diesel Motor a 2 tempos Motor a 4 tempos Motor a 6 tempos Motor Wankel Motor Scuderi 22 VI - Conclusão 24 VII - Bibliografia 25 Outubro de

3 I - Introdução Ao longo deste relatório será abordada a componente de motores de combustão interna no âmbito da cadeira de Projecto FEUP. Procurar-se-á explicar sucintamente o que são os motores de combustão interna, como surgiram e em que contribuíram para o desenvolvimento da sociedade. Como tal deve-se ter em linha de conta todo o processo de desenvolvimento que os motores sofreram e, assim sendo, explicar-se-á a diferente constituição dos diferentes motores, procurando-se pôr em evidência as vantagens e desvantagens dos mesmos, explicando o seu funcionamento. Outubro de

4 II - Motores de Combustão Interna Os motores de combustão interna (Fig. 1) são uma máquina térmica uma vez que produzem calor no interior do próprio motor, que transforma a energia química, térmica, resultante da combustão gerada pela mistura ar/combustível, por como por exemplo gasolina ou gasóleo, em energia mecânica. O motor é composto de um mecanismo capaz de transformar os movimentos alternativos dos pistões em movimento rotativo da árvore de manivela, que transmite energia mecânica aos equipamentos accionados, como por exemplo, um gerador de corrente alternada. Ou seja, são considerados motores de combustão interna aqueles que utilizam os seus próprios gases de combustão como fluido de trabalho, se assim se pode dizer. É então fundamental não fazer confusão e afirmar que motores de combustão interna são o mesmo que motores de explosão. Tecnicamente isto está incorrecto. Até porque o que ocorre dentro das de câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara devido à combustão. A dita explosão é uma detonação de gases que deve ser evitada nos motores de combustão interna a fim de proporcionar uma maior durabilidade dos mesmos e uma menor taxa de emissões poluentes. Motores de combustão interna são vulgarmente denominados motores de explosão porém, tecnicamente isto está incorrecto pois o que ocorre dentro das de câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara devido à combustão. A dita explosão é uma detonação de gases que deve ser evitada nos motores de combustão interna a fim de proporcionar uma maior durabilidade dos mesmos e uma menor taxa de emissões poluentes. Figura 1: Motor de combustão interna Outubro de

5 III - Descrição das peças de um motor genérico de combustão interna Nesta secção do relatório pretende-se fazer um inventário das peças fulcrais que constituem um motor de combustão interna, expondo-se desta forma o estudo realizado sobre a morfologia de cada peça, isto é, desde o material em que é construída até à sua forma, com o objectivo de relacionar esta mesma morfologia com a função da peça em questão. De facto é inegável que, no acto de desenhar uma peça, se procura sempre uma forma para esta de tal forma que propulsione a função que lhe foi destinada, o que, de um ponto de vista global, é importante abordar quando se estudam os motores de combustão interna. Figura 2: Bloco do Motor 1. Bloco do motor (Fig. 2) O bloco do motor é a peça fundamental que contém a elite de peças principais ao funcionamento do motor; Outubro de

6 É construído em ferro fundido ou em liga de alumínio, uma vez que ambos são resistentes à utilização, sendo o primeiro utilizado para motores mais robustos, como em camiões ou barcos, e o segundo exemplo em automóveis comuns; Contém como peças de destaque, o cilindro, o pistão, a biela e a cambota. Figura 3: Funcionamento do ciclo 2. Cilindro (Fig. 3) É dentro do cilindro que se dá o ciclo de dois ou quatro tempos, dependendo do tipo de motor em que este está inserido; As suas paredes são, por norma, construídas em alumínio ou ferro fundido, necessitando de suportar altas pressões e temperaturas; O material das suas soldaduras pode variar, na maioridade das situações, entre um metal resistente ao desgaste temporal e um composto de silicone de nome Nikasil, igualmente resistente. Outubro de

7 3. Pistão (Fig. 3) O pistão é a prensa que, no interior do cilindro, executa um movimento linear no eixo vertical, e que desta forma admite, comprime, expande e liberta o combustível do cilindro; A prensa que representa a extremidade do pistão consiste numa superfície de aço, uma vez que não cede a alta pressão, bem como se revela resistente à corrosão quando, no ciclo normal de funcionamento, é sujeito a altas temperaturas. 4. Biela (Fig. 3) A biela é a peça que liga a cambota ao pistão; Transforma o movimento circular da cambota num movimento sobre a componente vertical y, o que dá origem ao ciclo cinético do pistão; Quanto ao material, não existem exigências específicas para esta peça. Os fabricantes procuram apenas um material que seja suficientemente resistente e também barato, tendo em conta a função desta mesma peça. Desta forma, a biela é normalmente formada por alumínio com pequenos reforços em aço. 5. Cambota (Fig. 3) A cambota é a peça que transforma o movimento vertical recíproco do pistão em rotação; Usualmente é construída em aço devido à possibilidade de reduzir o seu tamanho, bem como reduzir ligeiramente o seu peso, o que é propício ao funcionamento rentável e resistente. 6. Cabeça do motor Peça superior do motor, que assenta em cima do bloco; Outubro de

8 Contém as tampas dos cilindros, as válvulas de admissão e exaustão, as velas, bem como os canais refrigeradores e lubrificantes; Tal como o bloco do motor, pode ser construído em ferro fundido ou liga de alumínio, dependendo do fim que o motor terá. 7. Velas De ignição 1. Peça de metal em forma de lápis, que encaixa nas paredes dos cilindros; 2. Possuem, na sua extremidade um electrólito condutor que dá a faísca para a ignição da combustão; 3. Estão presentes nos motores a gasolina (ciclo Otto). De incandescência 1. Peça de metal em forma de lápis, que encaixa nas paredes dos cilindros, com um elemento aquecedor na sua extremidade; 2. Evita que o carro deixe de funcionar a baixas temperaturas; 3. Os seus filamentos são de platina ou irídio porque ambos são resistentes à oxidação quando sujeitos a altas temperaturas. 4. Presente nos motores a gasóleo (Ciclo Diesel). 8. Válvulas As válvulas, como o nome indica, são peças contidas na cabeça do motor; Podem ser de dois tipos diferentes, admissão ou exaustão, isto é, as primeiras abrem para deixar a mistura de combustível entrar no cilindro, e as segundas abrem para deixar os gases resultantes da explosão escapar; O material de construção poderá variar entre diferentes ligas de aço ou titânio, mais uma vez, devido às suas capacidades de resistir a altas temperaturas e pressão. Outubro de

9 IV - Desenvolvimento ao longo da história Desde já há uns séculos atrás que se procura desenvolver novos e mais eficientes modos de produzir energia mecânica, nomeadamente a partir de energia química, térmica, existente em combustíveis diversos, energia esta gerada e libertada através de processos de combustão levados a cabo no interior de um mecanismo próprio, da já referida máquina térmica, o motor. E poder-se-á dizer que a história deste denominado motor de combustão interna terá tido início no séc. XVII, palco das primeiras tentativas de realização de trabalho útil através de combustível, como terá sido o caso da proposta de Christiaan Huygans, em 1673, ao ser utilizada a explosão de pólvora para elevar um pistão dentro de um cilindro. Com um arrefecimento dos gases provenientes da combustão, baixando a sua pressão e provocando a descida do pistão, seria provocada uma subida da água ou carvão pela acção da pressão atmosférica. Contudo, já no início do séc. XVI havia sido proposta a elevação de um peso através do fogo, fazendo uso do mesmo princípio, por Leonardo da Vinci, em No mesmo século, Sir Samuel Morland fez uso do mesmo combustível, pólvora, para movimentar bombas de água, acabando por criar o primeiro rudimentar motor de combustão interna com pistões. Os motores a pólvora possuíam, no entanto, uma desvantagem que não poderia ser ignorada, a possível destruição dos metais constituintes dos próprios motores provocada pelo dióxido de enxofre produzido na sua combustão que resultaria em ácido sulfúrico. Já no séc. XVIII, foi proposto e evoluído o funcionamento da máquina a vapor (notando os nomes de Denis Papin, autor da proposta, e Thomas Savery, Thomas Newcomen e James Watt, autores da evolução), máquinas que em muito impulsionaram a revolução industrial do mesmo século. Foi de facto Watt, em 1769, quem finalmente melhorou estas máquinas, que até ao momento apresentação processos muito lentos de funcionamento e muitas limitações, ao inventar um condensador externo ao cilindro, permitindo muitos mais ciclos por unidade de tempo. No entanto, ao mais tarde propor usar a sobrepressão do vapor como efeito motor, aumentando a pressão sobre o pistão, muitas mortes foram provocadas por explosões nas caldeiras. Outros motores foram propostos e desenvolvidos entretanto, como o motor a água, inventado em inícios do século XIX. No entanto, o conceito deste motor que usaria a decomposição da água por electricidade gerada por pilhas galvânicas, para originar hidrogénio e oxigénio que Outubro de

10 seriam queimados num cilindro, obtendo pressão que moveria um pistão, pistão este que seria puxado de volta após o arrefecimento do vapor de água resultante, que provocaria um vácuo, continuando a repeti-lo sucessivamente, tinha muitos problemas, como sendo a pouca eficiência do processo de decomposição da água, entre outros. Ainda no início do século, em 1806, Isaac de Rivaz terá produzido um motor a gás de carvão que chegou a montar num veículo. No entanto, apenas na década de 1860 o conceito de Motor de Combustão Interna enquanto algo realmente prático se tornou uma realidade. Jean.Joseph Etienne Lenoir ( ) desenvolve o primeiro motor do género, produzido em grande escala, tendo-se construído por volta de 5000 num espaço de 5 anos ( ). A combustão consistia na captação pelo cilindro de gás e ar durante a primeira metade do movimento do pistão. Nesse momento a carga captada seria inflamada, acesa, por uma faísca, a pressão aumentaria, pelo que os gases queimados gerariam então o poder necessário para o pistão na segunda metade do seu movimento. Este motor não ultrapassaria os 6 cavalos, tendo uma eficiência de cerca de 5%, no máximo. Em 1867, Nicolaus A. Otto ( ), tendo ganho o suporte de Eugen Langen ( ) com o seu projecto pensado uns anos antes, desenvolveu um novo motor, este com uma eficiência termal até 11%. Este motor apresentava porém umas falhas, que Otto procurou resolver. Foi então que desenvolveu um motor com um ciclo de 4 tempos (de compressão prévia), que permitiu um maior rendimento das máquinas que o utilizariam: Um 1º tempo de Admissão, um 2º de Compressão da mistura aspirada, um 3º de Combustão, e finalmente um 4º tempo para a Exaustão. Otto foi então considerado um pioneiro nesta técnica que garantiu o sucesso global, quando o seu protótipo de 4 tempos funcionou pela primeira vez em Mesmo apresentando taxas de eficiências próximas das do motor Otto-Langen, foi a enorme redução em tamanho, peso e volume, e o seu potencial para evolução num futuro, que explica a razão do seu sucesso. Foi este então o passo na história da humanidade que realmente fundou a indústria dos motores de combustão interna, tendo já sido vendidos por volta de destes motores na Europa e Estados Unidos em Ao longo deste projecto daremos especial atenção também a este ciclo de funcionamento de motores introduzido por Nicolaus Otto. Logo após o impacto do que Otto havia criado, vários desenvolvimentos por várias outras personalidades chegaram. Na década de 1880, vários engenheiros como James Robson ( ), Dugald Clerck ( ) e Karl Benz ( ) já haviam desenvolvido motores a 2 Outubro de

11 tempos, em que os processos de exaustão e admissão ocurriam no fim da combustão e no início da compressão. James Atkinson ( ) desenvolveu também um motor com um tempo de expansão mais longo que o processo de compressão, o que melhorou a eficiência, embora mostrasse fraqueza mecânica. Foi assim reconhecido que a eficiência variava em função directa da taxa de expansão. Benz, já referido anteriormente, mais tarde projectou e construiu o seu próprio motor a 4 tempos, usado em automóveis, desenvolvidos em 1885 e patenteados em 1886, tornando-se os primeiros automóveis em produção. Em 1882 Daimler e Mayback terão criado a sua própria empresa, produzindo também motores a 4 tempos, sendo estes extremamente leves comparados com os existentes na sua época, tendo sido também utilizados posteriormente em automóveis, motos, aviões, entre outros. Em 1892, Rudolf Diesel ( ) inovou com uma nov forma de motor de combustão interna numa sua patente. Apresentava o conceito de iniciar a combustão através da injecção de um combustível líquido para o ar, aquecido apenas pela compressão, permitindo um aumento da eficiência para o dobro, em relação a outros motores do género. Em 1893, Diesel propôs ainda o ciclo a pressão constante, tendo aumentado em 2 anos a sua eficiência de 16% para 26.2%, acabando por receber a denominação de motor térmico racional. Mais de 100 anos depois, este motor é ainda utilizado e alvo de grandes investimentos, mostrando-se o mais económico e eficiente. Desde então várias inovações têm aparecido, contribuindo para o aumento da cada vez maior indústria de motores de combustão interna. Um exemplo será um motor com pistão rotativo, proposto por Felix Wankel, com o mesmo nome do seu criador, o motor Wankel. Este motor será também referido e explicado ao longo deste relatório, assim como um ainda mais recente desenvolvimento nesta indústria: um protótipo ainda em desenvolvimento nos dias de hoje, mas cada vez mais próximo da sua finalização, que promete revolucionar todo este mundo que envolve os motores de combustão interna. Trata-se de um motor desenvolvido pelo Scuderi Group, imaginado por Carmelo J. Scuderi, onde leva a cabo os 4 tempos, como os motores Otto, apresentando os ciclos separados em cilindros paralelos. Outubro de

12 V - Tipos de motores Motores de Combustão Interna No decorrer deste projecto foram analisados vários tipos de motores, cujas características iremos de seguida tratar: -Motor de ciclo Otto -Motor Diesel -Motor a 2 tempos -Motor a 4 tempos -Motor a 6 tempos -Motor Wankel -Motor Scuderi (Ciclos Separados) Outubro de

13 1. Motores de ciclo Otto Os motores do ciclo de Otto (Fig. 4) têm baixa razão de compressão ( a uma taxa de 8:1 a 12:1) comparativamente com os a Diesel e apresentam um sistema de ignição por centelha. O ciclo Otto e o ciclo Diesel são muito parecidos estando a diferença no processo de adição de calor que no ciclo Otto é isocórico (volume constante) e no ciclo Diesel é isobárico (pressão constante) como podemos ver comparando os gráficos de cada um dos ciclos termodinâmicos. Gráfico 1 Figura 4: Motor ciclo otto Outubro de

14 2. Motores de ciclo Diesel Em 1892 Rudolf Diesel, engenheiro Alemão, obteve a patente pelo desenvolvimento da ideia do motor a diesel, que veio satisfazer a necessidade da procura de motores com alta eficiência que, contrariamente aos de gasolina, inventados em 1976, apresentavam uma baixa eficiência. Rudolf Diesel eliminou desta forma a necessidade de um circuito eléctrico para iniciar a combustão na medida em que, no ciclo termodinâmico diesel, esta é iniciada devido à compressão do ar e consequente libertação de calor. Figura 5: Motor ciclo diesel Gráfico 2 Este ciclo é constituído por duas transformações, a isobárica onde a pressão se mantém constante e uma isocórica onde o volume não se altera como se pode observar no gráfico 2. Estas transformações podem ocorrer numa só rotação no caso dos motores a 2 tempos, cujo funcionamento já foi explicado, ou em duas rotações nos motores a quatro tempos. Cada motor a diesel foi projectado para trabalhar com um tipo específico de combustível ou mistura de combustíveis como por exemplo a mistura de diesel com álcool, óleo ou gás natural e caso contrário terá de ser feito um estudo, elaborado por engenheiros, referente às modificações necessárias a fazer principalmente em relação ao ângulo de abertura e fechamento de válvulas, sistema de injecção de combustíveis, câmara de combustão e outros componentes. Num motor a diesel o injector é o componente mais complexo podendo ser colocado em diversos lugares tendo sempre de suportar a temperatura e a pressão dentro do cilindro e de simultaneamente injectar o combustível de modo a que este fique uniformemente distribuído. Outubro de

15 Alguns modelos de motores chegam a recorrer a válvulas de admissão especiais e a câmaras de pre-combustão. Como já foi referido o motor a diesel (Fig. 5) não tem vela, apenas aspira o ar e comprime-o seguido da injecção directa do combustível na câmara de combustão. Como a compressão da mistura ar/combustível limita a taxa de compressão do motor no caso dos motores a gasolina, o motor a diesel apenas comprime o ar permitindo aumentar significativamente a taxa de compressão e a potência gerada. Outubro de

16 3. Motores a 2 tempos No motor a 2 tempos o pistão funciona como uma válvula deslizante capaz de abrir e fechar janelas por onde a mistura e os gases queimados são expulsos. Nos motores a 2 tempos é de realçar que o seu 1º tempo é o de admissão/compressão como tal, admitindo que o motor já esteja em funcionamento, a mistura é comprimida no cilindro devido à subida do pistão que consequentemente provoca uma rarefacção no cárter. Ao mesmo tempo da ignição e combustão da mistura ocorre a admissão da mistura nova no cárter devido à depressão provocada pela subida do pistão anteriormente. Em relação ao 2º tempo correspondem as fases de expansão e escape onde os gases da combustão se expandem obrigando o pistão a aproximarse do PMI. Nesta altura a janela de exaustão é aberta permitindo a saída dos gases queimados seguidamente expulsos pela mistura comprimida no cárter que entretanto invade o cilindro mal seja aberta a janela de transferência. Outubro de

17 4. Motores a 4 Tempos Motores de Combustão Interna 1º Tempo Admissão (Fig. 6) O pistão desce aspirando a mistura ar/combustível para o interior do cilindro Deste modo, o pistão movimenta-se do ponto morto superior (PMS) para o ponto morto inferior (PMI) estando a válvula de admissão aberta onde ocorre a aspiração da mistura de ar e combustível para dentro do cilindro. Após este curso a válvula de admissão fechase e a mistura fica retida neste espaço. O movimento da válvula é controlado pelo comando de válvulas. Figura 6: Admissão 2º Tempo Compressão (Fig. 7) A mistura aspirada é comprimida pelo pistão, que se movimenta do PMI para o PMS estando simultaneamente ambas as válvulas fechadas. Aparentemente este curso corresponde a um desperdício de trabalho útil mas que é fundamental para o aumento da potência mecânica produzida e para evitar a perda de energia do combustível sob a forma de calor. Figura 7: Compressão Outubro de

18 3º Tempo Tempo Motor (Fig. 8) A mistura se inflama quando uma centelha é solta pelo eléctrodo da vela de ignição. Após a queima dos gases estes exercem uma forte pressão que leva a que estes se expandam movimentando o pistão do PMS para o PMI. Esta expansão gera um impulso suficiente para manter o pistão em movimento até à próxima combustão. Figura 8: Combustão 4º Tempo Escape (Exaustão) (Fig. 9) Os gases produzidos pela combustão da mistura saem do cilindro empurrados pelo pistão para o colector de escape. A válvula de escape esta agora aberta e a de admissão fechada, o que encaminha os gases queimados para fora do cilindro pelo pistão. Seguidamente quando este chega ao PMI as válvulas alteram o movimento, estando a de admissão aberta e a outra fechada reiniciando o ciclo mecânico Figura 9: Escape Mais ainda estes ciclos acontecem a cada 2 voltas do motor (720º). Outubro de

19 Vantagens e desvantagens entre os motores a 4 tempos e 2 tempos Em relação às vantagens do motor a 2 tempos é de referir que estes são bons em altas rotações, bem como são mais simples em termos de funcionamento, manutenção e produção e, como tal, não precisam de tantas peças móveis pois dispensam todo o sistema de distribuição, o que os torna mais leves e compactos. São assim mais aptos a fazerem grandes rotações, como já se referiu. Contudo o problema da queima de lubrificante juntamente com a combustão é uma das limitações mais importantes dos motores a 2 tempos, mas não é a única. Comparativamente com o motor a 4 tempos como efectivamente não existem válvulas, o tempo em que as janelas de escape e admissão estão descobertas, se assim se pode afirmar, em simultâneo é muito maior do que num motor a 4 tempos. Isto faz com que se perca muito ar fresco pelo escape e, consequentemente, a quantidade de ar residual que fica no cilindro é maior, o que por si só reduz o rendimento da combustão. Mas como o ar que fica se encontra mais quente, o risco de detonação é também maior, pelo que se têm de usar relações de compressão mais baixas nestes motores, reduzindo ainda mais o seu rendimento. Mais ainda, o seu rendimento é reduzido em comparação com um motor a 4 tempos, apesar de terem maior potência específica por completarem um ciclo por rotação, ao contrário dos motores a 4 tempos que precisam de duas rotações. Estes motores a 4 tempos são maiores que os de 2 tempos, são multicilíndricos e como tal têm mais binário. Outubro de

20 5. Motores a seis tempos O motor de seis tempos é um tipo de motor de combustão interna baseado no motor a quatro tempos. Ao contrário dos motores a quatro tempos, que depois do ciclo de exaustão injectar mais mistura ar-combustível, injecta água. Dentro da câmara extremamente quente a água torna-se vapor, aumentando o seu volume 1600 vezes. Este aumento instantâneo de volume faz com que o pistão se desloque para baixo para um segundo ciclo de força, que quando acaba inicia-se um outro ciclo de expansão que empurra o vapor para fora. Este ciclo de injecção de água fornece energia mecânica extra e esfria o motor, tornando o pesado radiador e as ventoinhas desnecessárias. Para além de não precisarem de um sistema de refrigeração tradicional, os motores de combustão interna a seis tempos gastam menos gasóleo, portanto podemos concluir que a sua eficiência é superior aos motores a quatro tempos. Este tipo de motor, que ainda está numa fase muito inicial, ainda precisa de ser mais testado, contudo é sem dúvida uma opção a ter em conta no futuro, pois para além de diminuir os gastos de combustível é menos prejudicial para o ambiente. Outubro de

21 6. Motor de pistão rotativo Wankel O que distingue o motor Wankel dos outros é, no fundo, o facto de o pistão ser rotativo enquanto nos outros motores o movimento do pistão é vertical. Vantagens e desvantagens do Motor Wankel: Este motor é bastante suave e isento de vibrações, visto que funciona como um motor a 2 tempos e não apresenta movimentos alternativos. Assim, tem uma subida de rotação bastante rápida, pela razão anterior e também porque as peças em movimentos têm pouca inércia. Outras das vantagens são o facto de possuir elevada potência (em comparação com outros motores alternativos de igual cilindrada), bem como uma elevada velocidade máxima de funcionamento para além do baixo volume e peso. Todavia este motor possui um elevado número de segmentos acabando por ter elevadas perdas por atrito. Tendo em conta o seu funcionamento há uma dada altura em que ambas as janelas estão abertas, o que pode ocasionar um curto-circuito da mistura directamente para o espaço. Num outro ponto de vista, a reparação deste tipo de motores para além de difícil é dispendiosa devido à geometria da carcaça. Mais ainda, o seu binário é relativamente modesto embora tenha uma potência elevada como já foi referido. O motor de pistão rotativo Wankel é, por exemplo, utilizado no Mazda RX-8. Figura 10: O rotor e a carcaça de um motor rotativo de um Mazda RX-7: essas peças substituem os pistões, cilindros, válvulas, bielas e árvores de comando encontrados nos motores a pistão Outubro de

22 7. Motor Scuderi de Ciclos Separados O motor Scuderi (fig. 11) trata-se de um motor de combustão Interna mais recente, criado pelo já falecido Camelo J. Scuderi, com os 4 tempos de Admissão, Compressão, Combustão e Exaustão divididos em 2 cilindros separados colocados lado a lado. O designado motor está ainda em construção e desenvolvimento pelo Scuderi Group, uma empresa localizada em Massachussets, fundada pelos filhos de Camelo Scuderi. Muitos motores do género ao longo dos tempos foram sendo desenvolvidos também, mas nunca conseguiram alcançar a eficiência dos motores convencionais. Tal facto devia-se ao facto de apresentarem, principalmente, dois grandes problemas: uma falta de respiração, diga-se, dos gases da combustão nos processos levados a cabo pelo motor, e numa eficiência em termos térmicos de facto muito reduzida. No entanto, com este novo motor Scuderi, a situação muda de figura. Ao apresentar um design que reduz a distancia entre o pistão e a cabeça do cilindro para menos de 1mm, muito perto de 100% do ar comprimido consegue ser transferido do cilindro de compressão (fig. 11 1) para a passagem entre os dois cilindros (fig. 11 2), os problemas de respiração associados aos anteriores motores de ciclos separados são eliminados e resolvidos. Do mesmo modo, as perdas térmicas da recompressão do ar foram eliminadas ao conseguir fazer disparar ATDP (denominação inglesa After Top Dead Center ) através do uso de uma combinação de ar com grande pressão na passagem de transferência entre cilindros e uma elevada turbulência no próprio cilindro de combustão (fig. 11 3). Sendo esta provavelmente uma das maiores evoluções presentes neste projecto, o resultado é um motor de ciclos separados com uma eficiência e performance superiores às dos motores convencionais. Por outro lado, o motor Scuderi, visto ser de certa forma um compressor de um lado, e um motor do outro, necessita apenas de um tanque de armazenamento de ar (fig. 11 4) e subcontrolos, para o converter num sistema híbrido que pode realmente recapturar e armazenar energia que é normalmente perdida durante os processos levados a cabo pelo motor. Enquanto o motor não é utilizado para a combustão (como, por exemplo, numa travagem de um veículo ou enquanto este está parado, com o motor ligado), uma válvula presente na passagem entre cilindros, do lado do cilindro de combustão fecharia, permitindo ao lado compressor do ar continuar em funcionamento, prosseguindo com a compressão do ar directamente para o tanque de armazenamento, armazenado energia. Este ar comprimido poderia ser depois utilizado ao parar o gasto de energia com Outubro de

23 compressão de ar e simplesmente utilizar o armazenado para todo o processo de combustão, por termos simples. Entre muitas e variadas evoluções apresentadas pelo Scuderi Group, este motor promete aumentar a eficiência de combustível em pelo menos 30%, ou até mesmo 50%, segundo o sistema híbrido, enquanto ao mesmo tempo conseguirá reduzir em 80% as emissões de gases de efeito de estufa. Figura 11 Motor Scuderi de ciclos separados (sistema híbrido) Outubro de

24 VI Conclusão Numa época em que barcos e locomotivas tinham motores a vapor surgiram os motores de combustão interna que obteve logo inúmeras vantagens em relação ao motor a vapor. Uma delas é o seu peso inferior, já que os motores de combustão interna não necessitavam de reservatório de água para esta ser aquecida, nem de um combustível para ser queimado e aquecer a água, sendo comum na época o carvão ou a lenha. Outra vantagem é a sua maior eficiência em relação aos motores anteriores. Com estas vantagens o motor de combustão interna foi-se afirmando na sociedade, principalmente com o início da indústria automóvel, a qual teve grande importância no desenvolvimento deste género de motor. As locomotivas e os barcos passaram a ter também motores de combustão interna, assim como as máquinas de trabalho rural, autocarros, camiões e avionetas. Até aos dias de hoje, estes motores impuseram-se na indústria em geral, pelo que se pode concluir que o seu desenvolvimento contribuiu bastante para facilitar a vida das pessoas. Foi sem dúvida uma das mais importantes invenções de sempre para melhorar a qualidade de vida do homem. Outubro de

25 VII - Bibliografia Motores de Combustão Interna Martins, José Motores de Combustão Interna. Porto: Publindústria. Heywood, John B Internal Combustion Engine Fundamentals. Singapore: McGraw-Hill International Editions. Internal combustion engine fundamentals. (acessed October 11, 2009). Wikipedia The free encyclopedia. (accessed September 26, 2009). Wikipedia A enciclopédia livre. (accessed September 26, 2009). NASA NASA. (accessed September 26, 2009). Google Google. (accessed September 26, 2009). Youtube Youtube Broadcast Yourself. (accessed October 15, 2009). Outubro de