Motor de combustão interna
Motor de combustão interna é uma máquina térmica que transforma a energia proveniente de uma reação química em energia mecânica. O processo de conversão dá-se através de ciclos termodinâmicos que envolvem expansão, compressão e mudança de temperatura dos gases. A sua criação se dá durante o processo da Revolução Industrial no século XVIII, período em que ocorrem as transições e a introdução dos novos processos de manufatura. No ano de 1860 que surgiu a ideia de construir uma máquina que utilizasse o benzeno como combustível se concretizando apenas em 1866, realizada pelo engenheiro e físico alemão Nicolaus Otto o qual determinou o ciclo teórico sob que trabalha o motor de explosão, conhecido como ciclo Otto.
Vários cientistas e engenheiros contribuíram para o desenvolvimento de motores de combustão interna. Em 1791, John Barber desenvolveu a turbina a gás. Em 1794, Thomas Mead patenteou um motor a gás. Também em 1794, Robert Street patenteou um motor de combustão interna, que também foi o primeiro a usar combustível líquido, e construiu um motor nessa época. Em 1798, John Stevens construiu o primeiro motor de combustão interna americano. Em 1807, os engenheiros franceses Joseph Nicéphore Niépce (inventor da fotografia) e Claude Niépce acionaram um protótipo de motor de combustão interna, usando explosões controladas de combustível em pó, o Pyréolophore. Este motor acionou um barco no rio Saône, na França. No mesmo ano, o engenheiro suíço François Isaac de Rivaz construiu um motor de combustão interna com ignição por faísca elétrica. Em 1823, Samuel Brown patenteou o primeiro motor de combustão interna para aplicações industriais.
Ciclo motor de Otto
O motor baseado no ciclo ideal Otto caracteriza-se pela ignição por faísca. Este tipo é o mais comumente utilizado em automóveis de passeio e motocicletas. Existem processos alternativos em motores experimentais para iniciar a queima como micro-ondas ou uma injeção piloto.
Ciclo motor de Diesel
Os motores Diesel caracterizam-se pela ignição por compressão. O fluido de trabalho (normalmente ar) é comprimido sem ser misturado ao combustível e quando o combustível é injetado no fluido comprimido e quente esse se inflama. As máquinas que impulsionam veículos pesados como caminhões, trens e navios, usualmente são baseadas no ciclo ideal de Diesel (propulsão diesel-elétrica), o que não se refere ao combustível utilizado e sim ao ciclo termodinâmico em que operam. O Motor de ciclo diesel é usado em veículos menores, como automóveis e motocicletas também são equipadas com este tipo de motor.
Ciclo Brayton
O ciclo Brayton é utilizado como modelo ideal para turbinas a gás. Este caso se diferencia dos anteriores pelo fato de operar em regime permanente. Isto é consequência do fato de os processos de compressão, transferência de calor, expansão e exaustão ocorrem ao mesmo tempo, mas, em locais diferentes. Assim, este tipo de motor distingue-se dos motores alternativos, onde os processos ocorrem em uma única câmara, mas, em tempos diferentes.
Os mecanismos dos motores ditam os processos pelos quais passam os fluidos, determinando as características dos ciclos. Mas, mesmo operando em ciclos termodinâmicos semelhantes, motores de combustão interna podem ter mecanismos e formas construtivas extremamente diversas.
Motor alternativo
Máquinas alternativas possuem elementos que realizam movimentos repetitivos de translação. Nestes motores, o principais destes elementos são os pistões, cujo movimento altera o volume das câmaras de combustão, ora comprimindo os gases, ora sendo movimentado pelos gases. Motores alternativos dividem-se pelo número de tempos em que completa uma sequencia de processos. Neste caso, tempo é o percurso de um pistão, do ponto morto inferior ao ponto morto superior, o que equivale à meia volta da árvore de manivelas. Num motor a dois tempos, um ciclo termodinâmico se completa a cada volta do eixo, compreendendo as etapas de admissão, compressão, transferência de calor e exaustão. Esta característica permite que o próprio pistão atue também como válvula, abrindo e fechando as janelas (aberturas) na parede da câmara de combustão. Esta opção simplifica a máquina, também dispensando comando de válvula e é muito utilizada em motores de pequeno porte.
Motor de pistão livre
Este motor não possui eixo de manivela e os pistões são retornados após cada curso do acendimento pela compressão e pela expansão do ar em um cilindro separado.
Motor rotativo
Um motor rotativo é um motor de combustão interna que não utiliza pistões como um motor convencional, mas pode fazer uso de rotores, às vezes chamados de pistões rotativos. As turbinas a gás são máquinas puramente rotativas, existem em diversas formas construtivas, sempre contendo três sistemas básicos: compressor, câmara de combustão e turbina propriamente dita. As características de cada projeto são funções do meio de transmissão de potência (por eixo ou jato de gases), dos combustíveis utilizados, do porte, das temperaturas de trabalho entre outras variáveis. Em relação às demais máquinas as turbinas tem característica de ter a maior densidade de potência, ou seja capacidade por peso. Devido a isso, são frequentemente empregadas em aeronaves.
Motor de foguete
Um motor de foguete usa propelentes armazenados como massa de reação para formar um jato de fluido propulsivo de alta velocidade, geralmente gás de alta temperatura. Motores de foguete são motores de reação, produzindo impulso ejetando massa para trás, de acordo com a terceira lei de Newton. A maioria dos motores de foguetes usa a combustão de produtos químicos reativos para fornecer a energia necessária, mas formas não-combustíveis, como propulsores de gás frio e foguetes termonucleares também existem. Veículos impulsionados por motores de foguetes são comumente chamados de foguetes. Os veículos de foguete carregam seu próprio oxidante, ao contrário da maioria dos motores de combustão, para que os motores de foguetes possam ser usados no vácuo para impulsionar naves espaciais e mísseis balísticos.
Devido à constante evolução dos motores e da eletrônica embarcada no automóvel os engenheiros estão conseguindo criar motores muito mais potentes e econômicos com mesma cilindrada. Um meio de conseguir esta melhora é aumentar a taxa de compressão do motor, mas com isso surge um inconveniente em ciclo Otto, a detonação. Ela ocorre quando um resto de combustível no final da combustão tem sua temperatura e pressão elevados a ponto de se autoignitar. Essa queima não controlada do combustível gera um ruído característico (conhecido como batida de pino apesar de nenhum pino bater, o ruído é proveniente da ressonância da câmara de combustão transmitida ao bloco) e eventualmente dano mecânico, principalmente em pistão, anéis, vela e válvulas. Para melhorar o rendimento do veículo pode-se utilizar gasolina de alta octanagem, que ajuda a evitar esse fenômeno. Já a pré-ignição ocorre quando o combustível começa a queima antes da faísca da vela de ignição, devido a algum ponto com alta temperatura na câmara de combustão e também é influenciado (um pouco) pela taxa de compressão.
