LISTA DE EXERCÍCIOS 2021-2

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Observações: Respostas iguais as apresentadas nos slides de aula serão desconsideradas. Faça sua interpretação do conteúdo e, então, responda as questões.
A lista deve ser postada no Moodle até as 23:59h do dia 08/02, a partir dessa data não serão mais aceitas.
As respostas teóricas discursivas podem ser digitadas, as que requerem equações e gráficos devem ser feitas a mão, fotografadas e anexadas ao arquivo.
Vocês estão recebendo 2 arquivos idênticos, um no formato pdf e outro doc.
 
1. Quais as principais diferenças entre os motores do ciclo diesel e os motores do ciclo Otto de quatro tempos?
 A principal diferença entre o ciclo Otto e o ciclo Diesel é que no ciclo Otto a adição de calor ocorre a volume constante e no ciclo diesel a adição de calor ocorre a pressão constante. Essa é a principal diferença, no entanto, existem muitas outras, como: o ciclo de Otto tem eficiência térmica maior que o ciclo Diesel ou que o cliclo de Otto precisa de uma vela para causar a ignição enquanto o ciclo Diesel usa somente a pressão para fazer a ignição...
2. Como ocorre a transformação do movimento retilíneo alternado dos pistões em movimento circular no eixo da árvore de manivelas nos motores de combustão interna?
3. Como ocorre a descarga nos motores de quatro tempos e nos motores de dois tempos?
Motor de dois tempos: nesse caso, a liberação de gases é feita durante o segundo tempo do motor (após a admissão e ignição do combustível), quando a câmara do pistão é descomprimida e permite que seja feito a liberação dos gases.
Motor de quatro tempos: A descarga, nos motores de quatro tempos, ocorre, assim como no motor de dois tempos, no ultimo tempo do funcionamento. É no quarto tempo quando a válvula de saída abre e permite a exaustão do gás queimado na explosão. A expansão adiabática leva a máquina ao próximo estado onde ela perde calor e retorna ao seu estado inicial, onde o ciclo se reinicia.
4. Cite pelo menos 2 vantagens dos motores de 2 tempos em relação o aos motores de 4 tempos?
Maior potência e menor peso.
5. O que diferencia um motor ciclo Otto de um ciclo Diesel, ambos de quatro tempos?
Admissão: Nos motores de ciclo Otto é admitido uma mistura de ar e combustível. Já nos motores de ciclo Diesel é admitido apenas ar. 
Ignição: Nos motores de ciclo Otto a ignição é realizada por uma centelha (faísca) gerada pela vela de ignição (Ignição por Centelha – ICE). Já nos motores de ciclo Diesel a ignição é realizada pela injeção de óleo combustível diretamente na câmara quando o ar está extremamente comprimido e quente (Ignição por Compressão – ICO). 
 Combustível: Nos motores de ciclo Otto podem ser utilizados diversos combustíveis como a gasolina, etanol, gás natural, entre outros. Já nos motores de ciclo Diesel, como o próprio nome já diz, é utilizado óleo diesel. 
 Taxa de compressão: Nos motores de ciclo Otto a taxa de compressão é menor. Já nos motores de ciclo Diesel a taxa de compressão é maior, chegando até 25:1. 
De uma forma geral, os motores de ciclo Otto são mais simples e baratos pois trabalham com menores pressões de combustão, sendo utilizados em aplicações mais leves, como em carros de passeio. Já os motores de ciclo Diesel são maiores e mais robustos, pois trabalham com pressões de combustão extremamente altas e são utilizados para aplicações mais pesadas, que exigem maior robustez, como caminhões e veículos pesados
6. Quantos graus de rotação do eixo motor são necessários para se completar um ciclo completo para motores de 2 e 4 tempos?
Um ciclo de quatro tempos completo demanda duas voltas do virabrequim do motor, fazendo um curso total de 720°. 
Já os motores de dois tempos necessitam o dobro de voltas para completar um ciclo.
 
 
7. Qual a diferença entre o motor 2 tempos e 4 tempos em termos reais de rendimento?
Em termos reais, o rendimento térmico dos motores a 2 tempos é menor pois uma parte do combustível é expelida pelo escapamento, devido as características construtivas e funcionamento desse tipo de motor. Já os motores de ciclo Otto, 4 tempos, tem seu rendimento térmico normalmente variando entre 20 a 30%, entretanto, em alguns casos, podendo chegar a rendimentos maiores como por exemplo o motor Toyota Dynamic Force, que chega a 41%.
8. Defina os seguintes termos: 
a) Ponto morto superior: Posição extrema do pistão na parte superior do cilindro. Caracteriza o mínimo volume do cilindro.
b) Ponto morto inferior: Posição extrema do pistão na parte inferior do cilindro. Caracteriza o máximo volume do cilindro.
c) Curso: É a distância percorrida entre o ponto morto superior e o ponto morto inferior.
d) Cilindrada: É o volume deslocado pelo curso. 
e) Câmara de combustão: É o espaço dentro do motor onde ocorre o processo de combustão.
f) taxa de compressão: indica quantas vezes a mistura ar/combustível foi comprimida dentro dos cilindros do motor.
9. Por que no motor Diesel não se pode atingir as mesmas rotações que podem ser atingidas no motor Otto?
Os motores a diesel obtêm sua potência pela compressão do diesel. Isso leva inerentemente mais tempo do que um motor a gasolina que precisa apenas de uma faísca para queimar a gasolina. Além disso, os motores a diesel geralmente têm um comprimento de curso mais longo. Um comprimento de curso mais longo produz mais torque.
10. Explique hipótese do padrão a ar e o porquê de ela ser admitida nos ciclos de compressão Otto e Diesel.
Nessa hipótese o fluido de trabalho mantém-se como um gás em todo o ciclo, e tanto os motores de ciclo Otto quanto os de ciclo Diesel são máquinas que operam em ciclos a gás. E é por esse motivo que essa hipótese do padrão a ar pode ser admitida nos ciclos de compressão Otto e Diesel. E também, essa hipótese assume que o ar é considerado o fluido de trabalho e se comporta como um gás ideal, circulando continuamente em um circuito fechado. Além de todos os processos que formam o ciclo serem internamente reversíveis, e o processo de combustão é substituído por um processo de fornecimento de calor a partir de uma fonte externa e o processo de exaustão é substituído por um processo de rejeição de calor que restaura o fluido de trabalho ao seu estado inicial.
11. Explique passo a passo o ciclo de potência de motores a gasolina.
O ciclo Otto é idealizado sendo composto de 4 processos internamente reversíveis, sendo que, conforme observado abaixo nos diagramas T-s e P-v: No processo 1 → 2 ocorre a compressão à entropia constante (isentrópica) do PMI para o PMS. No processo 2 → 3 tem-se a adição de calor a volume constante (isocórica) no PMS, que simula a ignição (2) e a combustão (3), assumindo que a adição de calor ocorre instantaneamente com o pistão no PMS. No processo 3 → 4 ocorre a expansão a entropia constante (isentrópica) do PMS para o PMI. E no processo 4 → 1 tem-se a rejeição de calor a volume constante (isocórica) no PMI.
 
12. Um motor de 6 cilindros, com diâmetro dos cilindros de 10 cm e curso do êmbolo de 120 mm, qual é sua cilindrada em cm³?
13. Uma mistura combustível atinge pressão de 35 atm dentro do cilindro do motor. qual a força máxima aplicada pela biela contra o êmbolo, no tempo de compressão, sendo que o diâmetro do cilindro mede 71 mm? 
14. Calcule a razão de compressão de um motor com cilindrada de 3784 cm³, com 5 cilindros e volume da câmara de compressão de 59 cm³. Lembre-se que a câmara de compressão é individual para o cilindro.
15. O motor da Ferrari Fi-2.000 possui 10 cilindros montados em V, 40 válvulas, cilindrada total de 2.997 cm3 e potência de 574 kW (770 HP). Os cilindros têm diâmetro de 96 mm, o motor é 4T, diâmetro dos pistões de 10 cm, raio do virabrequim de 4,5 cm; volume da câmara de combustão de 78,5 cm3 e rotação de 14.500 rpm. 
Determine:
 a) Curso (mm). 
b) cilindrada unitária (m3)
. c) Taxa de compressão. 
d) Velocidade média do pistão (m/s).