BÁSICO DE MOTORES - O ciclo quatro tempos

O BÁSICO DE MOTORES

Nickolaus Otto inventou o ciclo 4 tempos em 1862. Mais detalhes de como o ciclo 4 tempos funciona, juntamente com as fotos dos primeiros motores Otto podem ser vistos no próximo blog.

Em 1892  Rudolph Diesel inventou o motor de compressão por ignição, atualmente motor Diesel em homenagem ao mesmo. O primeiro motor a funcionar foi construído em Augsburg Maschinenfabrik (agora parte do grupo MAN B&W) em 1897. O motor de um único cilindro foi usado para potenciar uma máquina estacionária. Pesava cinco toneladas e produzia 20 hp a 172 rpm! O motor operava com uma eficiência de 26.2%.

Em 1912 o primeiro navio a ter motores diesel instados foi o Selandia. Eram motores de 8 cilindros a 4 tempos.

Imprima aqui uma cópia do original da patente da invenção de Rudolf Diesel (coloque em uma moldura e fixe na CCM).

O ciclo 4 tempo é assim denominado porque gasta-se quatro cursos do pistão para completar os processos necessários de conversão  da energia do combustível em trabalho. Pelo fato do motor ser recíproco, isto significa que o pistão deve mover-se duas vezes para cima e para baixo no interior do cilindro, e consequentemente o eixo de manivelas deve girar duas vezes.
Os quatro cursos do pistão são conhecidos como curso de admissão, compressão, expansão e descarga. 

1.        ADMISSÃO: O eixo de manivelas está girando no sentido horário e o pistão move-se no interior do cilindro. A válvula de admissão é aberta e uma carga de ar fresco  está sendo admitida ou empurrada para o interior do cilindro pelo turbosoprador.

2.    COMPRESSÃO: A válvula de admissão está fechada e a carga de ar está sendo comprimida pelo pistão à medida que se move para cima no interior do cilindro. Uma vez que se está transferindo energia para o ar, sua prssão e temperatura aumentam. Quando o pistão está se aproximando da parte superior (conhecido como Ponto Morto Superior – PMS) a prssão está acima de 100 bar e a temperatura ultrapassa facilmente os 500°C.

3.    EXPANSÃO: Pouco antes do PMS combustível é injetado no interior do cilindro pelo injetor de combustível. O combustível é atomizado na forma de gotículas. Pelo fato de serem diminutas estas gotículas se aquecem muito rapidamente e começam e entram em combustão à medida que o pistão passa sobre o PMS. O gás de expansão do combustível queimado no oxigênio força o pistão para baixo dentro do cilindro, consequentemente girando o eixo de manivelas. É durante este ciclo que a energia de trabalho está sendo carregada no motor; durante os outros três ciclos do pistão, o motor está despreendendo trabalho.

4.    DESCARGA: À medida que o pistão se aproxima da parte inferior do cilindro (conhecido como Ponto Morto Inferior – PMI) a válvula de descarga começa a abrir. Quando o pistão agora começa a se mover para cima no interior do cilindro, os gases quentes (consistindo na maioria de nitrogênio, dióxido de carbono, vapor de água e oxigênio não utilizado) são expelido do interior do cilindro. À medida que o pistão se aproxima do PMS novamente a válvula de admissão começa a abri e o ciclo se repete.