Classificação do motor de 4 tempos
O motor de quatro tempos é geralmente classificado em 2 tipos:
- Motor a gasolina de quatro tempos
- Motor a diesel de quatro tempos
Vamos entender cada um em detalhes.
Motor a gasolina de quatro tempos
Esse tipo de motor é baseado no ciclo Otto. Vamos dar uma olhada
nas partes individuais de um motor a gasolina de 4 tempos.
Construção do motor a gasolina de quatro tempos
Um motor a gasolina de quatro tempos consiste no seguinte:
- Um cilindro
- Cabeçote com vela de ignição acoplada
- Pistão com anéis acoplados
- Biela
- Manivela
- Virabrequim
- Válvulas
Em motores de quatro tempos, são usadas válvulas em vez de
janelas (ports). As duas válvulas usadas são:
- Válvula de admissão
- Válvula de escape
Essas válvulas são acionadas por meio do comando de válvulas, que
gira na metade da velocidade do virabrequim.
Princípio de funcionamento do motor a gasolina de quatro tempos
O percurso do pistão de um ponto morto a outro é chamado de curso
do pistão, e um ciclo de quatro tempos consiste em quatro cursos,
que são os seguintes:
- Tempo de admissão
- Tempo de compressão
- Tempo de expansão ou potência
- Tempo de escape
Tempo de admissão
Nesse tempo, a válvula de admissão abre enquanto as válvulas de
escape permanecem fechadas. O pistão se move do ponto morto superior
ao ponto morto inferior, e a carga (ar + combustível) entra no
cilindro do motor devido ao vácuo parcial criado no interior. Quando
o pistão chega ao PMI, a válvula de admissão fecha e o volante
completa meia revolução.
Tempo de compressão
Nesse tempo, o pistão se move do PMI ao PMS. O ar dentro do cilindro
é comprimido e aquecido. Nesse tempo, ambas as válvulas permanecem
fechadas. A mistura que foi aspirada para o cilindro durante o tempo
de admissão é comprimida na câmara de combustão. O calor produzido
durante o tempo de compressão vaporiza a mistura. Quando o pistão se
aproxima do ponto morto superior, o tempo de compressão termina e a
vela de ignição produz a centelha.
Tempo de potência ou expansão
Novamente, tanto a válvula de admissão quanto a de escape permanecem
fechadas nesse tempo. A carga comprimida é inflamada pela alta
intensidade da centelha e se expande adiabaticamente. Portanto,
empurra o pistão para baixo, ou seja, em direção ao PMI, para
completar o tempo.
Tempo de escape
Durante o tempo de escape, a válvula de admissão permanece fechada e
a de escape abre. O pistão sobe do PMI ao PMS. O tempo é completado
quando o pistão chega ao ponto morto superior. No tempo de escape,
em uma situação, ambas as válvulas ficam abertas por alguns segundos
para que a carga fresca entre no cilindro do motor e empurre os
gases queimados para fora. Esse processo é chamado de varredura
(scavenging).
Diagrama de sincronismo de válvulas do motor a gasolina de quatro tempos
Sincronismo teórico de válvulas:
- A válvula de admissão abre quando o pistão está no PMS
- A válvula de admissão fecha quando o pistão chega ao PMI
- A centelha é produzida quando o pistão chega ao PMS
- A válvula de escape abre quando o pistão está no PMI
- A válvula de escape fecha quando o pistão está no PMS
Sincronismo real de válvulas:
- A válvula de admissão abre cerca de 10°-20° antes do PMS
- A válvula de admissão fecha 30°-40° depois do PMI para
aproveitar o gás em movimento rápido
- A centelha ocorre 20°-35° antes do PMS
- A válvula de escape abre cerca de 30°-50° antes do PMI
- A válvula de escape fecha cerca de 10°-15° depois do PMS
Aplicações do motor a gasolina de quatro tempos:
- Automóveis
- Motocicletas
- Carros
- Ônibus
- Caminhões
- Aviões
- Grupos de bombeamento pequenos
- Gerador elétrico móvel
Motor a diesel de quatro tempos:
Construção:
- Um injetor de combustível
- Bomba de combustível
- Cilindro
- Cabeçote
- Válvulas de admissão e escape
- Pistão
- Anel de pistão
- Biela
- Comando de válvulas
- Virabrequim
- Came
Princípio de funcionamento do motor a diesel de quatro tempos:
Os ciclos do motor a diesel de quatro tempos são os mesmos do
motor a gasolina.
- Tempo de admissão
- Tempo de compressão
- Tempo de expansão ou potência
- Tempo de escape
Tempo de admissão:
No tempo de admissão, a válvula de admissão está aberta e a de
escape permanece fechada. O ar atmosférico é aspirado para dentro do
cilindro conforme o pistão se move do PMS ao PMI, devido ao vácuo
parcial criado no interior do cilindro.
Tempo de compressão:
Nesse tempo, o pistão se move do PMI ao PMS. Como resultado, o ar
dentro do cilindro é comprimido e aquecido. Nesse tempo, ambas as
válvulas permanecem fechadas. A temperatura do ar é de cerca de 800
°C. No final do tempo de compressão, o injetor injeta o combustível
em alta pressão sobre o ar quente comprimido, assim a ignição ocorre
dentro do cilindro.
Tempo de potência ou expansão:
Durante esse tempo, ambas as válvulas permanecem fechadas. O pistão
no PMS é empurrado para baixo pela expansão do gás queimado.
Portanto, um tempo de potência é produzido.
Tempo de escape:
Nesse tempo, a válvula de escape abre e a de admissão permanece
fechada. O pistão percorre do PMI ao PMS e empurra o gás queimado
para fora do cilindro. Aqui também o processo de varredura é usado
para remover completamente o gás queimado.
Diagrama de sincronismo de válvulas do motor a diesel de
quatro tempos:
Diagrama de sincronismo real de válvulas:
- A válvula de admissão abre a 10°-30° antes do PMS
- A válvula de admissão fecha a 20°-50° depois do PMI
- A válvula de escape abre aproximadamente 40° antes
do PMI
- A válvula de escape fecha 15° depois do PMS
- A injeção de combustível começa 5°-15° antes do PMS
- A injeção de combustível para 15°-25° depois do PMS
Aplicações do motor a diesel de quatro tempos:
- Grupos de bombeamento pequenos
- Na indústria automotiva
- Compressor de ar
- Gabari de perfuração
- Barcos e navios
- Serra elétrica
- Tratores de esteira
- Tanques
- Locomotivas diesel-elétricas
