Automobilística - simuladores

Motor de combustão interna quatro tempos à injeção de combustível diesel

Motor de 4 tempos a fagúlha ciclo DieselAnimação interativa - motor de combustão interna de quatro tempos, aspirado, ignição à injeção combustível diesel

Animação interativa que demonstra as relações entre os diversos sistemas de um motor de combustão interna com ignição à injeção de combustível diesel e plota em um diagrama Pressão x Volume aproximações idealizadas da curva teórica que nos permite estudar o sistema com maior facilidade.

Este tipo de motor utiliza combustíveis que se inflamam à temperatura e pressão ambientes e que se caracterizam por queimar rapidamente, a exemplo do diesel veicular.

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 teóricos do funcionamento do motor à injeção de combustível deisel/ autoignição.

Motor de combustão interna, quatro tempos e autoignição -injeção de diesel

Quatro tempos do motor de combustão interna e autoignição por injeção de combustível diesel

descrição teórica dos quatro tempos de um motor que funciona a combustível 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
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. A taxa de compressão é muito alta e 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.

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
Expansão
(adiabática)
A ignição do combustível se dá por autoignição e a combustão do diesel é relativamente rápida, aumentando a pressão e a temperatura no interior da câmara de combustão sem aumentar seu volume, no primeiro instante, porém o combustível continua queimando,

fechada
fechada
Combustão
(isobárica)
de forma 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 forçando o giro do virabrequim ao fornecer torque.

Expansão
(adiabática)
Com o pistão em curso, as reações químicas 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)
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