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:
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Entrada da mistura ar-combustível na câmara de combustão com válvula de admissão aberta.
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Combustão de combustível - quando o pistão está no ponto morto superior, a válvula de admissão fecha e a deflagração do combustível começa.
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Expansão do cilindro: o pistão desce até o ponto morto inferior devido ao efeito da pressão, gerando trabalho mecânico com as válvulas fechadas.
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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:
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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.
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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:
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Perdas de calor.
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Tempo de queima.
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Perdas causadas por atrito de fluido.
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Duração do tempo de abertura da válvula.
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Tempo de ignição.
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Injeção de combustível e vazamentos de exaustão.