Um motor é um dispositivo que converte outras formas de energia em energia mecânica. Ele pode funcionar com diferentes tipos de energia, como elétrica, térmica, química ou hidráulica, é utilizado em uma ampla gama de aplicações, desde veículos e máquinas industriais até eletrodomésticos.esse isbn tem as informações: 978-8120343292
Desde os primórdios, a humanidade utiliza fontes motoras para realizar trabalho. Os primeiros motores utilizavam força humana, tração animal, correntes de água, vento ou vapor.
Tração animal
Por muitos séculos, a tração animal foi a única fonte de força utilizada para realizar trabalho (o próprio homem, gado, cavalo, camelo, cães, entre outros).
A força humana foi utilizada pelas primeiras máquinas simples criadas pelo homem, tais como alavancas, esteiras, cordas e/ou polias. A partir destes dispositivos, surgiram os primeiros guindastes e moinhos utilizados nas produções rurais. A tração animal foi muito utilizada em engenhos e em veículos para o transporte de cargas mais pesadas. Cavalos e bois são os animais mais comuns neste método.
Com o desenvolvimento das sociedades, tornou-se imperiosa a busca por novas fontes de energia mecânica.
Turbinas
Hidráulicas
thumb|225px|right|Turbina hidráulica Francis na represa de Grand Coulee, Estados Unidos.
A água é amplamente usada como fonte de energia em máquinas chamadas turbinas hidráulicas. Os antigos moinhos de água já utilizavam o potencial de reservatórios e a cinética de correntezas para impelir força a engenhos e bombas de água. Com o surgimento da tecnologia de geração de energia elétrica, as turbinas hidráulicas receberam um novo papel fundamental, propelindo geradores elétricos. Existem basicamente quatro concepções de turbinas hidráulicas: Pelton, Francis, Kaplan e bulbo.
Eólicas
Historicamente, houve grande transformação cultural e econômica à medida em que povos passaram a dominar tecnologias de uso da energia eólica, ou vento, como fonte de energia. Em diferentes momentos, a invenção da vela propiciou um grande avanço nos transportes; e os moinhos de vento, significativas transformações em processos de manufatura. No século XX, com a expansão do uso da energia elétrica e a busca por fontes de energia renovável, as turbinas eólicas receberam nova utilidade.
Motor de combustão externa
Motores e turbinas movimentadas pelo vapor, motores do tipo Stirling, motores a vácuo, etc. são definidos como "motores de combustão externa". Pelo fato de que, estes motores, a combustão acontece fora do cilindro.
Máquina a vapor
Na Idade Moderna, um novo salto tecnológico impulsionou a revolução industrial. O advento da máquina a vapor utilizada primeiramente em minas para bombeamento de água; e posteriormente no transporte, marcou definitivamente o modo de vida e delineou a sociedade moderna. Esse primitivo processo, aplicado primeiramente em motores a pistão, o vapor de água em ebulição era retido numa caldeira até adquirir uma pressão superior à atmosférica; e a seguir, transferido para uma câmara de distribuição na cabeça dos motores, para ser injetado nos cilindros, gerando assim uma reação suficiente para mover a árvore de manivelas e produzir movimentos. Com o tempo, o motor a vapor de pistões foi substituído pela turbina a vapor mais rápida.
Máquinas a vapor:x105pxx105pxx105pxx105pxx105pxLocomotiva a vapor.Barco a vapor.Carro a vapor.Caminhão a vapor.Aeronave a vapor.
Turbina a vapor
thumb|x80px|Locomotiva com turbina a vapor.
As turbinas a vapor são equipamentos que convertem a energia térmica resultante da queima do combustível (tendo sido muito utilizado o carvão mineral/vegetal) em energia mecânica, sendo um equipamento que apresenta boa eficiência quando projetado para tal. Esta energia mecânica pode ser utilizada para gerar movimento em máquinas e equipamentos. Quando uma turbina a vapor é acoplada a um gerador elétrico, por exemplo, converte-se energia mecânica em energia elétrica. Outro exemplo é o acoplamento da turbina a uma bomba hidráulica, permitindo o movimento de água de um reservatório a outro.
Motor a vácuo e motor Stirling
O motor a vácuo opera com vácuo e pressão atmosférica gerados em lados opostos de um pistão, enquanto o motor Stirling funciona usando a diferença de temperatura dos gases.
Motor de combustão interna
A invenção do motor de combustão marca o maior avanço no setor de transportes. Existem muitos tipos de motor de combustão que utilizam combustíveis diversos, líquidos ou gasosos, que operam sob diferentes ciclos termodinâmicos e possuem diferentes mecanismos de funcionamento.
História
thumb|225px|right|Um motor de quatro tempos é um motor de combustão interna, uma máquina térmica que transforma energia térmica em energia mecânica.
A teoria fundamental do motor de dois tempos foi estabelecida por Nicolas Léonard Sadi Carnot em 1824, na França, enquanto a patente pelo primeiro motor à combustão interna foi desenvolvida por Samuel Morey em 1826, nos Estados Unidos.
Em 1867, Nicolaus Otto desenvolveu o primeiro motor atmosférico. Logo após, unindo esforços com Gottlieb Daimler e Wilhelm Maybach, desenvolveram o primeiro motor quatro tempos. Em 1896, Karl Benz patenteara o primeiro motor boxer, atualmente utilizado nos veículos Porsche e Subaru, com cilindros opostos horizontalmente.
O engenheiro alemão Rudolf Diesel patenteou um motor à combustão de elevada eficiência, demonstrando-o em 1900. Era um motor movido a óleo de amendoim, cuja tecnologia leva seu nome até hoje: o motor diesel.
Os motores à combustão interna foram convencionados a serem utilizados em automóveis devido as suas ótimas características, como a flexibilidade para rodar em diversas velocidades; potência satisfatória para propulsão de diversos tipos de veículos; e possibilidade de custos reduzidos para produção em massa.
Na primeira metade do século XX, como forma de elevar a potência e a performance dos veículos, houve muitos aprimoramentos em relação ao desenho, número e disposição dos cilindros. Logo surgiram motores de quatro a 12 cilindros (ou até mais), sendo estes organizados em linha ou em "V", de diferentes capacidades.
Princípios de funcionamento
Atualmente, grande parte dos motores de combustão interna utilizam o padrão de funcionamento "quatro tempos", também conhecido por "ciclos de Otto e Diesel", que se referem à forma de como ocorre a combustão dentro do cilindro do motor, funcionando em quatro fases, cujas essas são:
Admissão Também conhecida como indução ou introdução, a admissão consiste na entrada da mistura de ar e combustível na câmara de combustão.
O sistema de injeção ou carburação coloca o combustível na mistura via bicos injetores, ao passo que a válvula de admissão se abre, permitindo a entrada de ar dosada pelo coletor, regulando a estequiometria de acordo com o regime de funcionamento da unidade, definido nos mapas de calibração.
Nesta fase, a válvula de admissão se encontra aberta; e a de escape, fechada. Os pistões se deslocam do ponto morto superior (PMS) para o ponto morto inferior (PMI), aspirando a mistura para dentro da câmara pelo movimento de descida, devido à pressão atmosférica.
Daí vêm o termo "aspirado" para os motores de admissão atmosférica. No caso dos motores sobrealimentados ou turbinados, a mistura é empurrada pela turbina para dentro da câmara, permitindo a admissão de um volume muito maior em um mesmo ciclo. Daí resultando no ganho de potência e torque formidáveis dos sistemas com admissão forçada. O mesmo processo ocorre com o compressor mecânico ou blower, cuja diferença do turbocompressor se mostra apenas mecânica.
Assim que toda a mistura de ar e combustível entra na câmara de combustão, as válvulas de admissão se fecham e a fase de compressão se inicia.
Compressão Nesta fase, as válvulas de admissão se fecham e os pistões se encontram aproximadamente no ponto morto inferior (PMI); e passam a se mover para cima, em direção ao ponto morto superior (PMS), ocorrendo o processo de compressão da mistura.
A massa de ar e combustível dispersa no início da fase passa a ocupar um volume de oito a 20 vezes menor, se tornando muito concentrado na parte superior do cabeçote, gerando grande pressão. A razão entre o volume da câmara no PMI e no PMS se chama taxa de compressão.
Na compressão, ambas as válvulas se encontram fechadas. Um motor em boas condições de funcionamento oferece boa estanqueidade nesta fase e na de combustão, maximizando o desempenho.
Válvulas com má vedação permitem o vazamento de parte da mistura de ar e combustível; e reduzem a eficiência da combustão, causando perda de potência e torque.
Com a câmara de combustão fechada e com os pistões nas proximidades do PMS, a fase de combustão se inicia.
Combustão Consiste na fase mais importante do ciclo. Aqui ocorre a queima do combustível e a geração da propulsão do motor, por meio da centelha das velas nos motores Otto (álcool e gasolina); e por combustão espontânea gerada pela compressão, típica do ciclo Diesel. Por isso, os motores Diesel não precisam de velas.
Com a força da combustão causada pela queima do fluido carburante, os pistões serão impulsionados de volta ao PMI com bastante força, produzindo potência e torque.
A combustão raramente ocorre no PMS, pois os engenheiros e técnicos responsáveis pela calibração dos motores sabem que a combustão precisa ser otimizada conforme o regime de funcionamento.
Assim, eles podem adiantar ou atrasar a queima. Na quase totalidade dos casos, a combustão é antecipada, com o intuito de aumentar a fase de combustão. Por isso, dá-se a este ajuste o nome de avanço de ignição.
A principal meta dos preparadores de motores costuma ser maximizar sua duração, assim como a de admissão. O método mais prático consiste em fazer mapas de calibração do sistema de injeção, visando a maximização dessas fases, aumentando o avanço de ignição e a quantidade de combustível injetado em cada ciclo. Esta preparação é conhecida como “chip de potência”.
Uma alternativa mais elaborada consiste na troca dos comandos de válvula originais por outros que maximizam as fases de admissão e combustão, também conhecidos como “comando bravo”. Ao passo que o turbo atua prioritariamente na admissão, o “chip de potência" e os comandos esportivos atuam na combustão.
Esses componentes têm como função a abertura e fechamento das válvulas; e seus cames possuem desenho modificado com este objetivo. O ponto negativo reside na irregularidade de funcionamento em regimes de rotação mais baixos. Além dos “comandões”.
Um nome alternativo para a fase de combustão é fase de ignição. De modo tecnicamente incorreto, alguns a chamam de fase de explosão. Em engenharia, combustão significa a queima de um combustível de maneira ordenada e controlada, ao passo que a explosão consiste na queima de um combustível de forma desordenada e descontrolada.
Naturalmente, um motor de combustão interna necessita que ocorra a combustão para funcionar corretamente. Explosões ocorrem nos motores dos nossos veículos o tempo todo, e possuem um nome técnico: detonação. Esse fenômeno é conhecido como “batida de pino”, aquele ruído estranho que ouvimos em propulsores abastecidos com combustível ruim ou operando na fase fria. Outro sintoma são aqueles estouros do escapamento, geralmente após a primeira partida do dia.
Então, concluímos que o motor deve gerar combustão e evitar a explosão, cujo resultado gera alto consumo de combustível e baixa performance.
Uma vez queimado o combustível, e com os pistões aproximadamente no PMI, inicia a fase de escape. Neste ciclo, ambas as válvulas permanecem fechadas.
Escape A ultima fase do ciclo também é conhecida como exaustão. Ela se resume na expulsão dos gases de escape gerados pela queima de combustível para fora da câmara com a subida dos pistões, simultaneamente à abertura das válvulas de escape.