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Motor de quatro tempos à injeção de combustível – Ciclo Diesel

Motor quatro tempos ciclo Diesel - Four-stroke engine Diesel cycle - Motor de cuatro tiempos ciclo de Diesel
Animação interativa motor de combustão interna com ignição à injeção de combustível Ciclo Diesel

Animação interativa que demonstra as relações entre os diversos sistemas de um motor de combustão interna com ignição à injeção de combustível que desenvolve o ciclo Diesel e plota em um diagrama Pressão x Volume aproximações idealizadas das curvas do ciclo Diesel teórico, nos permitindo estudar o sistema com maior facilidade.

Este tipo de motor utiliza como combustível: óleos combustíveis leves e pesados (derivados de petróleo que a pressão e temperatura ambientes não são inflamáveis); óleo baiano etc.


Dicas:
– é possível parar a animação, ou a levar a um determinado ponto, arraste e solte o ponteiro do diagrama que marca os quatro tempos do ciclo, esta ação exibirá mais informações e textos de apoio;
– continue rolando a página e vá até um quadro sinóptico para compreender os aspectos do ciclo Diesel, injeção de combustível/ autoignição.

Descrição dos quatro tempos do motor de combustão interna ciclo Diesel

descrição teórica dos quatro tempos de um motor que desenvolve o ciclo Diesel

Tempo Nome descrição dos processos válvula
admissão escape
1 Admissão
(isobárica)
Com o pistão -êmbolo- no PMS -ponto morto superior- o comando de válvulas abre a válvula de admissão, a inércia do virabrequim -eixo de manivelas- movimenta a biela que puxa o pistão a caminho do PMI -ponto morto inferior-, ao se movimentar o pistão reduz a pressão na câmara de combustão, parte superior do cilindro e, o vácuo criado, aspira o ar praticamente sem mudança de pressão.

O volume do cilindro é preenchido com o ar da atmosfera -oxigênio- filtrado, com pressão de aproximadamente uma atmosfera.

aberta fechada
2 início do
ciclo Diesel
Compressão
(adiabática)
Com o pistão no PMI a válvula de admissão se fecha e o virabrequim, que continua a girar, empurra o pistão a caminho do PMS comprimindo o ar na câmara de combustão, sem troca de energia térmica com o meio. Nos motores que operam sob o ciclo Diesel a taxa de compressão é muito alta, de 15:1 a 25:1, parte da energia mecânica do pistão, e da energia cinética das partículas, se transfere para o ar aumentando sua energia térmica e sua pressão a um ponto que permite inflamar o combustível -que não é inflamável à pressão e temperatura ambientes.

Alguns graus, da rotação do virabrequim, antes do pistão atingir o PMS algum sistema injeta o combustível -atraso de ignição-, na forma de aerossol, que volatiliza no ar superaquecido e no PMS inicia a queima. O processo de volatilização do combustível requer algum tempo, por este motivo a injeção acontece no final do segundo tempo.

fechada fechada
3
único que fornece energia mecânica
Combustão
(isobárica)
A ignição do combustível se dá por autoignição, sua queima é lenta e constante, sua expansão força constantemente as paredes da câmara de combustão, incluindo a cabeça do pistão, e aumenta o volume da parte superior do cilindro, ao forçar o deslocamento do pistão. A pressão e a temperatura no interior do cilindro não se alteram; numa analogia, empurra a cabeça do pistão para o PMI; forçando o giro do virabrequim ao fornecer torque. fechada fechada
Expansão
(adiabática)
Com o pistão em curso, as reações químicas -que convertem em energia térmica a energia das ligações das moléculas do combustível, e a decomposição das moléculas grandes do combustível na formação de várias moléculas pequenas de água, gás carbono, alótropos do carbono etc.- que contribuíram para a manutenção da pressão começam a reduzir e há queda na pressão -pelo aumento do volume- sem troca de energia térmica, no interior do cilindro.
Cedência de energia térmica
(isocórica) final do
ciclo Diesel
Com o pistão se aproximando do PMI a válvula de escape começa a se abrir, os gases resultantes da combustão, que estão numa pressão e temperatura maiores que a atmosférica, escapam rapidamente para o coletor de escape e a pressão no interior do cilindro cai para uma atmosfera.

O terceiro tempo é o único que fornece energia mecânica ao ciclo motor.

início da abertura
4 Exaustão
(isobárica)
Com o pistão no PMI, e a válvula de escape aberta, o pistão, movido pela inércia do virabrequim, retoma seu caminho rumo ao PMS expulsando do cilindro os gases resultantes da queima, praticamente sem mudança de pressão.

Um pouco antes de o cilindro atingir o PMS a válvula de admissão começa a se abrir, a diferença de temperatura e densidade entre os gases da admissão e do escape, e a inércia dos gases, arrastam o resquício dos gases queimados para o coletor de escapamento.

A válvula de escape se fecha, em preparação para o reinício do ciclo de quatro tempos.

fechada aberta
início da abertura início do fechamento
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Eduardo Stefanelli

Engenheiro por profissão, professor por vocação

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