Automobilística - simuladores

Motor de combustão interna quatro tempos à injeção de combustível - Ciclo Diesel

Motor de 4 tempos a fagúlha ciclo OttoAnimação - motor de combustão interna de quatro tempos, aspirado, 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 em contato com chama); 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.

Motor de combustão interna, injeção de combustível, quatro tempos, Ciclo Diesel

Descrição dos quatro tempos do motor de combustão interna ciclo Diesel

descrição teórica dos quatro tempos de um motor associado ao 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

Este é um trabalho colaborativo entre o professor Raimundo Fernandes de Oliveira Fernandes, autor do design gráfico, e do professor Eduardo J. Stefanelli, autor da animação.

Eduardo J. Stefanelli - www.stefanelli.eng.br