O sistema operacional dos motores térmicos é baseado em um ciclo que se repete constantemente. No caso de motores de combustão interna, este ciclo consiste em:
Entrada da mistura ar-combustível na câmara de combustão com válvula de admissão aberta.
Combustão de combustível - quando o pistão está no ponto morto superior, a válvula de admissão fecha e a deflagração do combustível começa.
Expansão do cilindro: o pistão desce até o ponto morto inferior devido ao efeito da pressão, gerando trabalho mecânico com as válvulas fechadas.
Expulsão dos gases produzidos pela abertura da válvula de exaustão.
Este ciclo gera um movimento mecânico, se o ciclo se repetir teremos um movimento mecânico constante.
Uma máquina de calor pode funcionar em muitos ciclos diferentes. Os ciclos mais comuns são: o ciclo diesel (para motores a diesel), o ciclo Otto (para motores a gasolina) e o ciclo Atkinson.
Ciclos de operação de um motor térmico
Por ciclo operacional entendemos a sucessão de operações que o fluido ativo executa no cilindro e é repetido periodicamente. A duração do ciclo operacional é medida pelo número de cursos dados pelo pistão para executá-lo.
Nesse sentido, dois tipos de motores térmicos são distinguidos:
Motor de 4 tempos. No motor de quatro tempos, o ciclo é realizado em 4 tempos do pistão. Este motor dá um ciclo a cada duas revoluções completas do eixo de comando.
Motor 2 tempos. O ciclo de dois tempos é executado apenas em 2 tempos do pistão. Os motores de dois tempos passam por cada volta do virabrequim.
No entanto, foram concebidos motores nos quais o ciclo operacional é verificado em 6 cursos do pistão.
Neste caso particular, quatro dos seis tempos são usados para realizar as mesmas operações do ciclo de quatro tempos, e os dois restantes servem para reter a mistura de combustível dentro do cilindro a fim de permitir o combustível, quando não é muito voláteis, vaporizam completamente e se difundem no ar de combustão ou varrem o cilindro com ar fresco.
Esses motores, entretanto, não tiveram uma difusão prática.
Quais são os ciclos teóricos dos motores de combustão e para que servem?
O ciclo teórico de uma máquina térmica é uma aproximação teórica de seu funcionamento para calcular seu desempenho.
O ciclo de um motor é constituído pelas transformações físicas e químicas pelas quais o combustível passa durante sua passagem pelo motor.
O exame quantitativo desses fenômenos, levando em consideração todas as inúmeras variáveis, representa um problema muito complexo. Portanto, é comumente simplificado recorrendo a aproximações teóricas, cada uma das quais baseada em diferentes suposições simplificadas, que têm uma aproximação gradualmente crescente.
Como são obtidos os ciclos reais das máquinas térmicas?
O ciclo real de uma máquina térmica é obtido experimentalmente por meio de vários dispositivos indicadores. Esses dispositivos são capazes de registrar o diagrama de pressões em função dos volumes, em um cilindro de força de trabalho.
O diagrama indicado reflete as condições reais do ciclo e leva em consideração os seguintes aspectos:
Perdas de calor.
Tempo de queima.
Perdas causadas por atrito de fluido.
Duração do tempo de abertura da válvula.
Tempo de ignição.
Injeção de combustível e vazamentos de exaustão.