Síntese
Descrição do funcionamento dos motores a diesel e a gasolina, com base na análise do diagrama PV respectivo ao ciclo de cada motor.
Palavras-chave
- Motor a diesel
- Motor a gasolina
Objectivos de aprendizagem
A aprendizagem neste tópico envolve o seguinte objectivo:
- Definir o princípio de funcionamento dos motores a diesel e a gasolina.
Pré-requisitos
Os seguintes conhecimentos são essenciais para a compreensão deste tópico:
- 1ª lei da termodinâmica
- 2ª lei da termodinâmica
- Sistema e equilíbrio termodinâmico
- Temperatura
- Pressão
- Calor
- Trabalho
Um motor de um automóvel é composto por vários espaços cilíndricos, e, no interior de cada cilindro, desloca-se um êmbolo móvel ou pistão. O movimento dos pistões, devido à combustão da mistura gasosa de ar e combustível, é responsável por gerar trabalho, o qual é convertido no movimento de rotação das rodas de tracção do automóvel.
No modelo de funcionamento de um motor a gasolina ocorrem seis processos em cada ciclo. O sistema termodinâmico de interesse consiste no interior do cilindro acima do pistão, no qual decorrem as várias transformações durante o funcionamento do motor.
O motor a gasolina designa-se também por motor de quatro tempos, uma vez que durante um ciclo existem duas compressões do volume acima do pistão e duas expansões de volume, havendo alternância entre compressão e expansão.
O processo cíclico que se verifica num motor a gasolina é praticamente semelhante ao ciclo de Otto, que se encontra representado no diagrama PV (pressão em função do volume) da figura 1.
Fig. 1 - Diagrama PV do ciclo de Otto.
Com base na figura 1, as seis etapas de cada ciclo de um motor a gasolina são:
- Etapa de O para A: o pistão move-se para baixo, a mistura gasosa de ar e gasolina entra para o cilindro, à pressão atmosférica, e o volume aumenta de V2 para V1. Assim, entrou energia para o sistema (interior do cilindro) sob a forma de energia potencial química das moléculas de gasolina.
- Etapa de A para B: o pistão move-se para cima e comprime adiabaticamente (sem que hajam trocas de energia sob a forma de calor) a mistura gasosa, do volume V1 para o volume V2. Deste modo, a temperatura da mistura aumenta de TA para TB, e há a realização de trabalho sobre o gás.
- Etapa de B para C: a mistura gasosa está muito comprimida e encontra-se a
uma temperatura superior à inicial, ocorrendo então uma pequena
descarga eléctrica que provoca a
combustão da mistura gasosa
. Durante o curto espaço de tempo que
dura esta etapa, a pressão e a temperatura no interior do cilindro aumentam
rapidamente, com a temperatura a aumentar de TB para TC. No entanto, o volume permanece praticamente
constante devido ao intervalo de tempo ser muito curto, logo, não existe trabalho
realizado pelo sistema, ou sobre o sistema. - Etapa de C para D: os gases resultantes da combustão expandem adiabaticamente do volume V2 para o volume V1. Esta expansão adiabática provoca a descida de temperatura de TC para TD, sendo realizado trabalho pelo gás, ao empurrar o pistão para baixo.
- Etapa de D a A: a válvula de saída dos gases do interior do cilindro é aberta e a pressão diminui num curtíssimo intervalo de tempo. Durante esse tempo, o pistão encontra-se praticamente parado na posição mais baixa do cilindro, logo, o volume é constante e por isso não há a realização de trabalho.
- Etapa de A a O: o pistão move-se para cima, enquanto que a válvula permanece aberta, permitindo, assim, a saída dos gases resultantes da combustão. O volume diminui de V1 para V2, e a partir desse momento o ciclo volta a repetir-se.
As seis etapas do ciclo de Otto, descritas anteriormente, encontram-se representadas na figura 2:
Fig. 2 – Vista lateral do interior de um motor a gasolina.
Para comentar tem de estar registado no portal.