Motores a Pistão

Os motores a pistão são motores cujas componentes principais são os pistões que se movimentam por meio de combustão interna. O que caracteriza os tipo de motores a pistão são o número de cilindros e a forma com que esses componentes estão dispostos no motor.

Grupo Moto-Propulsor Baseado em Motores a Pistão

O grupo moto propulsor de uma aeronave é baseado em motores a pistão e é formado por um elemento motor e um elemento propulsivo. O elemento motor corresponde ao motor pistão, cuja finalidade é gerar potência de eixo, na forma de torque, para acionar o elemento propulsivo. O elemento propulsivo corresponde à hélice, cuja finalidade é gerar força propulsiva para a movimentação da aeronave a partir do torque gerado.

A força propulsiva gerada pela hélice, denominada tração ou empuxo, é resultado do efeito de sustentação gerada pelas pás da hélice em movimento rotativo, já que as pás da hélice são aerofólios.

Funcionamento dos Motores a Pistão a Quatro Tempos

A entrada da mistura de ar-combustível, dentro do cilindro, e a retirada dos gases queimados são controlados através de válvulas móveis, que abrem e fecham ao longo do ciclo.

A válvula que controla o processo de entrada da mistura ar-combustível é chamada de válvula de admissão, já a válvula que controla o processo de retirada dos gases é chamada de válvula de escapamento.

A abertura e o fechamento das válvulas são controlados por meio de um eixo comando de válvulas, que gira em sincronia ao eixo motor.

As válvulas permanecem fechadas por ação de uma mola, contudo, o eixo de válvulas possui ressaltos que empurram as válvulas para baixo, gerando a abertura das válvulas.

Os tempos de funcionamento dos ciclos são nomeados de acordo com a ordem sequencial ao longo do ciclo, como mostrado na figura acima. Eles são:

1. Admissão
2. Compressão
3. Combustão
4. Escapamento

Em cada tempo de funcionamento do motor o pistão desloca-se linearmente de um ponto a outro dentro do cilindro. A distância percorrida linearmente pelo pistão a cada tempo é chamada de curso do pistão(stroke). O ponto mais inferior do curso do pistão é chamado de ponto morto inferior(PMI) e o ponto mais superior é chamado de ponto morto superior(PMS).

Cada curso linear do pistão corresponde ao curso angular do eixo de manivela de 180°. Para cada motor quatro tempos mono-cilindro, cada ciclo do motor equivale a duas voltas do eixo de manivela(720° ou 4 cursos angulares de 180°).

Na admissão, o eixo de manivela totaliza um giro de 180°, na compressão 360°, na combustão 540° e no escapamento 720°.

Para um motor mono-cilindro, somente no tempo motor é desenvolvido trabalho útil no motor. Nos demais tempos ao longo do ciclo, o motor continua o movimento através da inércia dos componentes principais do motor, como o eixo, das manivelas, a biela e o pistão.

No motor de quatro tempos mono-cilindro, a energia liberada durante o tempo motor deve ser suficiente para acionar a hélice, acessórios do motor e movimentar todo o conjunto pistão-biela até a combustão do próximo ciclo. Já para o motor de quatro tempos multicilindros consiste na utilização de dois ou mais cilindros no motor para aumentar a energia liberada do motor por ciclo de funcionamento através de mais tempos motores.

Finalmente, para o motor a pistão de quatro tempos há um parâmetro importante, que é a razão de compressão. Esse parâmetro é a razão entre o volume total do cilindro com o pistão no PMI e o volume livre do cilindro com o pistão em PMS.

Funcionamento dos Motores a Pistão a Dois Tempos

Nos motores a pistão de dois tempos, no primeiro tempo ocorre a admissão e a compressão. Durante o movimento ascendente, o pistão comprime a mistura na parte superior do cilindro, admitindo uma nova mistura pela rarefação na parte inferior do cilindro. Ao final da compressão, ocorre a ignição na parte superior do cilindro.

No segundo tempo ocorre a combustão e o escapamento. Durante a combustão o pistão é forçado a um movimento descendente, empurrando a mistura admitida da parte inferior do motor para a parte superior. Essa mistura em ascensão auxilia na expulsão dos gases de combustão para fora do cilindro.

Comparação Entre o Motor de Dois Tempos e o de Quatro Tempos

• O motor de dois tempos é mais simples construtivamente, pois não possui válvulas móveis, portanto não necessitam do eixo de comando de válvulas e acessórios do eixo de comando.
• Um motor de dois tempos é mais leve e mais potente do que um motor de quatro tempos de volume equivalente.
• Para um motor mono-cilindro, o motor do tipo dois tempos produz um tempo motor a cada rotação do motor. O motor quatro tempos produz um tempo motor para cada duas rotações do motor.
• O custo de aquisição e manutenção é menor para o de dois tempos, sendo mais indicado para automóveis leves e aeronaves de pequeno porte.
• O motor dois tempos é menos econômico em combustível, pois uma parte da mistura admitida é expulsa junto com os gases queimados.
• Uma parte dos gases queimados permanece no cilindro dois tempos, contaminando a mistura admitida no ciclo.
• O aquecimento do motor é maior no de dois tempos devido ao maior número de combustões.
• A lubrificação é deficiente no de dois tempos, visto que o lubrificante é diluído no combustível devido a ausência de cárter exclusivo para o óleo.
• A sensibilidade do motor dois tempos é maior em relação a condições atmosféricas, ocorrendo grande perda de potência para pequenas variações de altitude.