O que são motores de dois tempos?
Motores de combustão interna (CI) de dois tempos são amplamente utilizados globalmente quando é necessário um motor simples e robusto com uma alta relação potência-peso. Este tipo de motor é geralmente movido a gasolina (motor de ignição por faísca) e é empregado em pequenas aplicações, como cortadores de grama, motocicletas, sopradores de folhas, etc. Motores de dois tempos requerem apenas dois tempos por ciclo de combustão, enquanto motores de quatro tempos necessitam de quatro tempos por ciclo de combustão.
Pequeno Motor de Dois Tempos
Nota: um motor de dois tempos também é conhecido como 'motor 2 tempos' ou 'motor dois tempos', mas todas as variações referem-se ao mesmo conceito. Da mesma forma, um 'motor de quatro tempos' também pode ser chamado de '4 tempos' ou 'quatro tempos'.
Nota: motores a gasolina são motores de ignição por faísca (uma faísca de uma vela de ignição acende a mistura ar/combustível dentro do cilindro). Motores a diesel são motores de ignição por compressão (a mistura ar/combustível é comprimida e inflamada devido à alta temperatura dentro do cilindro).
Partes do Motor de Dois Tempos
Um motor de dois tempos é composto pelas seguintes partes:
- Porta de Admissão da Mistura Ar/Combustível – a mistura ar/combustível é aspirada para o cárter através da porta de admissão. Uma válvula de palheta instalada na porta de admissão atua como uma válvula de retenção (válvula unidirecional) para controlar o fluxo da mistura ar/combustível.
- Porta de Transferência – a mistura ar/combustível comprimida é transferida do cárter para a câmara de combustão através da porta de transferência.
- Porta de Escape – os gases de escape são expelidos da câmara de combustão através da porta de escape.
Componentes do Motor de Dois Tempos
- Cárter – abriga as partes internas do motor. A mistura ar/combustível é comprimida dentro do cárter antes de entrar na porta de transferência.
- Pistão – se move entre ponto morto superior (PMS) e ponto morto inferior (PMI) de forma linear. Uma fina camada de óleo entre os anéis do pistão e o revestimento do cilindro separa a câmara de combustão do cárter.
PMS e PMI Mostrados
- Revestimento do Cilindro – onde ocorre a combustão. O revestimento do cilindro também é conhecido como câmara de combustão.
Revestimento do Cilindro do Motor de Quatro Tempos
- Vela de Ignição – usada para acender a mistura ar/combustível. Motores a gasolina utilizam velas de ignição e são conhecidos como motores de ignição por faísca. Motores a diesel não utilizam velas de ignição e são conhecidos como motores de ignição por compressão.
Vela de Ignição
- Virabrequim – um eixo utilizado para converter o movimento linear alternativo do pistão em movimento rotativo.
Virabrequim com Rótulos
- Contrapeso – utilizado para armazenar energia e reduzir a vibração do motor.
- Biela – conecta o pistão ao virabrequim. Não há conexão direta entre a biela e o virabrequim, pois rolamentos de metal liso e óleo de lubrificação separam os dois componentes. A biela também é conhecida como conector.
Lubrificação do Virabrequim e da Biela
- Pino de Pistão – conecta a biela ao pistão. O pino de pistão também é conhecido como pino de articulação.
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Como Funcionam os Motores de Combustão Interna (CI)
Motores de quatro tempos e motores de dois tempos são ambos tipos de motores de combustão interna (CI). Todos os motores CI devem completar quatro estágios principais para completar um ciclo completo de combustão (ciclo de potência). Esses estágios são:
- Admissão
- Compressão
- Ignição (Potência)
- Escape
Os estágios acima também são às vezes referidos como:
- Aspirar
- Comprimir
- Explodir
- Expulsar
Motores de quatro tempos requerem um curso completo (movimento completo entre PMS e PMI, ou PMI e PMS) por estágio. Motores de dois tempos completam vários estágios por curso.
Como funcionam os motores de dois tempos?
O vídeo abaixo é um extrato do nosso Curso Online de Noções Básicas sobre Motores de Combustão Interna.
Estágio de Admissão
À medida que o pistão se aproxima do ponto morto inferior (PMI), ele comprime a mistura ar/combustível dentro do cárter e a porta de transferência é aberta. Assim que a porta de transferência é aberta, a mistura ar/combustível comprimida flui do cárter para a câmara de combustão.
O pistão então começa a se mover em direção ao ponto morto superior (PMS) e fecha a porta de transferência enquanto também abre a porta de entrada do cárter; a mistura ar/combustível então começa a fluir da porta de entrada aberta para o cárter.
Estágio de Admissão do Motor de Dois Tempos
Estágio de Compressão
O pistão continua se movendo em direção ao PMS e fecha a porta de escape. A mistura ar/combustível dentro da câmara de combustão é comprimida pelo pistão à medida que se move em direção ao PMS. Tanto a temperatura quanto a pressão dentro da câmara de combustão aumentam significativamente durante este estágio.
Estágio de Compressão do Motor de Dois Tempos
Estágio de Ignição
Pouco antes do PMS, uma faísca de uma vela de ignição acende a mistura ar/combustível. A ignição ocorre e um rápido aumento de pressão e temperatura força o pistão de volta em direção ao PMI.
Estágio de Ignição do Motor de Dois Tempos
Estágio de Escape
À medida que o pistão se move em direção ao PMI, duas coisas ocorrem. Primeiro, a porta de escape é aberta e os gases de escape são expelidos da câmara de combustão. Segundo, o movimento do pistão em direção ao PMI comprime a mistura ar/combustível dentro do cárter.
O pistão se aproxima do PMI e a porta de transferência é aberta; a mistura ar/combustível comprimida entra na câmara de combustão e o ciclo começa novamente.
Estágio de Escape do Motor de Dois Tempos
O vídeo abaixo mostra o ciclo de combustão de dois tempos em detalhe:
Aplicações Típicas do Motor de Dois Tempos
- Motos
- Cortadores de Grama
- Motores de Barcos
- Sopradores de Folhas
Embora os motores de dois tempos sejam usados principalmente para aplicações de motores pequenos, vale a pena notar que os motores de dois tempos também são os maiores motores do mundo. Esses grandes motores de dois tempos são usados em navios da marinha mercante e podem pesar várias milhares de toneladas.
Grande Motor de Dois Tempos (pistão pendurado em guindaste)
Vantagens do Motor de Dois Tempos
- O motor de dois tempos tem consideravelmente menos peças (25-50% menos peças) do que um motor de quatro tempos.
- A redução de peças resulta em um design muito mais simples do que um motor de quatro tempos.
- O peso de um motor de dois tempos é significativamente menor do que um motor de quatro tempos.
- Devido à redução de peso, o motor de dois tempos possui uma maior relação potência-peso em comparação com um motor de quatro tempos.
Desvantagens do Motor de Dois Tempos
- O design mais simples do motor também leva a uma redução na eficiência em comparação com um motor de quatro tempos.
- Os motores de dois tempos são geralmente mais barulhentos do que os motores de quatro tempos.
Por que os motores de dois tempos são mais leves do que os motores de quatro tempos?
O cárter está cheio de gasolina, ar e óleo, portanto não há necessidade de bombas de óleo lubrificante adicionais, tubulações ou filtros. Também não há necessidade de bombas de água de resfriamento porque não há passagens de refrigerante na cabeça do cilindro (sem sistema de resfriamento de água). O design do motor de dois tempos também não requer hastes de empurrão ou válvulas de escape, etc., tudo isso leva a uma grande redução de peso em comparação com um motor de quatro tempos.
Por que os motores de dois tempos são menos eficientes do que os motores de quatro tempos?
Os motores de quatro tempos têm mais peças e podem controlar melhor quando válvulas de admissão e válvulas de escape abrem e fecham. Controlar o tempo das válvulas permite que a quantidade máxima de energia seja extraída do estágio de potência antes que ocorra o estágio de escape; isso proporciona um aumento geral na eficiência do motor.
O tempo de injeção de combustível pode ser mais controlado com precisão em um motor de quatro tempos em comparação com um motor de dois tempos. A quantidade e a duração da injeção podem ser controladas usando um came ou sistema common rail, o que novamente leva a um aumento na eficiência do motor.
Componentes do Modelo 3D
Este modelo 3D mostra todos os principais componentes associados a um típico motor de dois tempos pequeno, incluindo:
- Pistão
- Vela de Ignição
- Revestimento do Cilindro
- Cárter
- Contrapeso
- Vara do Pistão
- Pino de Articulação
- Aletas do Trocador de Calor
- Porta de Transferência
- Porta de Admissão de Ar e Combustível
- Porta de Gases de Escape
Recursos Adicionais
http://www.animatedengines.com/twostroke.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-stroke_engine
https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/two-stroke1.htm