Princípios básicos de funcionamentos

Princípios básicos de funcionamentos

Olá a todos, como primeira postagem oficial, acho interessante expor um pouco os princípios básicos de funcionamento dos motores de combustão. Sei que não é difícil encontrar na internet este tipo de assunto para quem tem interesse em entender o que acontece debaixo do capo de seu carro. mas como todo inicio preciso começar pelo básico, mas é claro um pouco mais detalhado do que normalmente se encontra por aí.

Introdução às máquinas térmicas

As máquinas térmicas são dispositivos que permitem transformar energia térmica em trabalho. Essa energia pode ser conseguida de diversas formas: combustão, energia elétrica, atômica, etc.
Vou me dedicar apenas na energia liberada pela combustão, transformada em trabalho mecânico.
Esta combustão é realizada através da reação química entre o ar atmosférico e um "fluido ativo" (combustível) que após uma ignição, libera o impulso e a pressão necessária para empurrar um embulo dentro de um cilindro com velocidade e força consideráveis.
Quanto ao comportamento do fluido ativo, as máquinas térmicas são classificadas em:

• Motores de combustão externa, quando a combustão acontece externamente ao combustível; máquinas a vapor.
• Motores de combustão interna, quando o combustível participa diretamente da combustão; motores 2 e 4 tempos, diesel, etc.

Nos dedicaremos apenas aos motores de combustão interna.

E estes motores classificam-se em:

• Motores alternativos: que envolve o vai-vem de um pistão em um cilindro (movimento alternado).
• Motores rotativos: quando o trabalho é obtido através de um movimento rotativo; Turbina a gás.
• Motores de impulso: quando o trabalho é obtido através da força de propulsão gerada por gases expelidos a alta velocidade; motores a jato e foguetes.

Nos dedicaremos aos motores alternativos.

Bom resumidamente, quando você abre o capo do carro, o que você esta olhando é:

MÁQUINA TÉRMICA DE COMBUSTÃO INTERNA DE MOVIMENTO ALTERNADO.

E os componentes básicos dentro desta máquina pode ser visto na ilustração abaixo.

 

 

Classificação dos motores alternativos

Um termo importante para seguir o entendimento do sistema é a "ignição".

A ignição é o inicio da combustão, e ela pode ser iniciada de diferentes formas dependendo do combustível utilizado no motor.

• Motores de ignição por faisca ou Otto; nestes motores a ignição se dá através de uma faisca que salta entre os eletrodos de uma vela, que esta em contato com a mistura ar-combustível dentro do cilindro do motor, gerando a explosão e a pressão para empurra o pistão para baixo, gerando trabalho.
• Motores de ignição espontânea ou Diesel; nestes a ignição se dá através da compressão do ar nos cilindros, que consequentemente aumenta a temperatura do ar, e quando é injetado o combustível ele explode pela alta temperatura. Gerando o mesmo movimento do pistão dos motores Otto. 

Tempos dos motores alternativos

Após a ignição, os motores alternativos seguem uma rotina, que são denominadas de "tempos do motor", São eles:

• Admissão: Primeiramente o motor aspira a mistura ar-combustível (no caso dos motores Otto) ou somente o ar (no caso dos motores Diesel) para dentro dos cilindros, através da válvula de admissão que permanece aberta durante o movimento descendente do pistão, fazendo assim o fenômeno da sucção do ar.
• Compressão: A mistura (motores Otto) ou o ar (motores Diesel) é comprimido dentro do cilindro através do movimento ascendente do pistão, até o mesmo atingir o PMS (Ponto morto Superior) para conseguir a temperatura e pressão necessária para a ignição espontânea nos motores Diesel ou a homogenização e turbulência nos motores Otto.
• Explosão: Alguns instantes antes de o pistão atingir o PMS dá-se a faisca na vela (motores Otto) ou a injeção do óleo diesel (motores Diesel) para iniciar a combustão, que aumenta quase que imediatamente a pressão e temperatura para impulsionar o pistão para o PMI (Ponto Morto Inferior), gerando somente neste tempo o trabalho do motor, transformando assim o movimento retilíneo do pistão em movimento rotacional do virabrequim (eixo do motor).
• Escape: Após a queima da mistura forma-se os gases de escape que precisam ser retirados de dentro dos cilindros, então se abrem as válvulas de escape e no movimento ascendente do pistão, do PMI para PMS, expulsão os gases para o escapamento.

Como pode ser observado, esta descrição acontece em motores Otto e Diesel de 4 Tempos, e tudo isso acontece em dois giros do virabrequim (eixo do motor) ou dois vai-vem do pistão, ou mais tecnicamente, 2 rpm (rotação por minuto).

Mas para ter uma idéia de como isso acontece rápido, um motor trabalhando num regime normal esta por volta de 3000 a 4000 rpm, podendo chegar a 7000 rpm na aceleração máxima.

 

 Bom, esta foi uma breve explicação de como os motores mais comuns funcionam, através disto, é possível acoplar uma transmissão (cambio) no motor para gerar movimento às rodas de um carro, ou acoplar um gerador para gerar energia elétrica, ou acoplar uma bomba centrífuga para prover movimento em um fluido dentro de tubulações, e varias outras possibilidades para movimentar tudo que se imagine.