4 Tempos

Motor de Otto

Após contarmos a história de Nikolaus Otto, vamos dar uma olhada mais a fundo sobre a sua grande criação.

Voltando um pouco na história do desenvolvimento dos motores de combustão interna, os primeiros motores utilizavam gases naturais (como carvão) como combustível, eram muito barulhentos, pouco confiáveis e eficientes, em 1820 o reverendo W. Cecil apresentou o que é considerado como o primeiro modelo realmente funcional à Sociedade Filosófica de Cambridge, na Inglaterra.  

Depois, em 1838, o inglês William Barnett patenteou um motor a gás que comprimia uma mistura de combustível e ar, o protótipo tinha um único cilindro e êmbolo.

O francês Jean Joseph Ëtienne Lenoir apresentou o seu modelo em 1860 empregando gás de iluminação de rua como combustível. Ainda era um motor monocilíndrico, mas introduzia um sistema de ignição com acumulador elétrico, este sistema foi muito usado para energizar máquinas têxteis, tornos hidráulicos e bombas de água. 

Motor de Lenoir

Apenas 2 anos mais tarde, em 1862, um outro inventor francês, Beau de Roche, desenvolveu a teoria de um motor de quatro tempos, Roche não chegou a construir um protótipo, mas a base deste trabalho é a mesma que foi utilizada por Nikolaus Otto para criar o motor de 4 tempos de combustão. Foi justamente este argumento que foi utilizado por competidores de Otto para quebrar a patente dos seus motores, como citamos neste post.

Em 1867, Nikolaus August Otto e Eugen Langen construíram de fato o primeiro motor eficiente movido a gás, com quatro tempos de combustão. As patentes dos motores de 2 tempos e 4 tempos foram registradas em 1876 nos EUA.

A ideia básica de Otto foi construir um mecanismo, semelhante aos conjuntos mecânicos de pedal e manivela utilizados em serviços braçais e nas bicicletas, por onde uma mistura de ar e combustível pudesse explodir gerando força e movimento. Esse mecanismo passava por 4 ciclos, ou etapas, distintas, daí o nome como ficou conhecido o motor de combustão interna ciclo Otto ou motor de 4 tempos.

O motor de Otto apresentava inúmeras vantagens se comparado aos motores movidos a vapor; baixo peso porque dispensava um reservatório de água para ser aquecida, carregava uma quantidade menor de combustível (gás, benzeno ou gasolina) porque não era necessário gerar vapor utilizando lenha ou carvão, além disso o motor também consumia uma quantidade menor de combustível, se comparado aos modelos a vapor.

A potência dos motores de combustão interna também se desatacava, porque a explosão do combustível gerava um poder térmico e um deslocamento de gases muito mais eficiente. O curioso é que na época a gasolina era considerada um subproduto do petróleo e jogada fora!

Os 4 ciclos, ou tempos, de funcionamento do motor são;

1 – Admissão: As válvulas de admissão são abertas e as válvulas de escape fechadas, assim através do coletor de admissão a mistura ar e combustível entra na câmera de combustão dos cilindros.

2 – Compressão: Com as válvulas de admissão e escapamentos fechadas, a mistura é comprimida através do movimento ascendente dos pistões.

3 – Combustão: A mistura comprimida é detonada através da ação de uma centelha (faísca) produzida pela vela de ignição. É gerada uma explosão produzindo uma expansão dos gases que então empurram o pistão para baixo, produzindo o movimento.

4 – Escape: As válvulas de admissão são fechadas e as válvulas de escapamentos abertas, ocorre a exaustão dos gases resultantes da explosão através dos coletores de escapamento.

Tão simples e tão genial, como deve ser os grandes avanços da tecnologia.