Aula 1 Motor de 4 tempos - slides para aula introdutória

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O que é uma máquina?
Dispositivo com funções específicas, e em que o trabalho humano é substituído pela ação do mecanismo.
Conjunto de peças engenhadas, que operam juntas, destinado a transformar uma forma de energia em outra e/ou utilizar essa transformação produzir determinado efeito.
Transformações de energia
Máquinas que funcionam à combustão Interna
São máquinas capazes de converter energia térmica (calor) em energia mecânica. Elas funcionam em ciclos e utilizam duas fontes de temperaturas diferentes, uma fonte quente que é de onde recebem calor e uma fonte fria que é para onde o calor que foi rejeitado é direcionado.
O Motor do automóvel
Como funciona um motor de Automóvel?
Sabemos que o motor do automóvel é uma máquina térmica. Mas primeiramente, vamos conhecer os componentes responsáveis pelo processo de transformação de energia, consequentemente pelo funcionamento do motor e movimento do automóvel.
Vejamos os componentes do motor:
Cilindro, Pistão, Biela, Virabrequim, Válvula de admissão, Válvula de escape e Centelhador (vela de ignição).
Cilindro: O cilindro de um motor é o local por onde se desloca um pistão. O seu nome provém da forma que possui, aproximadamente cilíndrica.
Pistão: É o componente responsável por transmitir e ampliar a energia resultante da expansão dos gases após a combustão. Nele, se apresenta a parte móvel. Ele recebe a força de expansão dos gases queimados, transmitindo-a a biela, por intermédio de um pino de aço (pino do pistão).
Biela: São consideradas o braço de ligação entre os pistões e o virabrequim; recebem o impulso dos pistões, transmitindo-o ao virabrequim.
Virabrequim: responsável por transmitir a energia gerada pela “queima” do combustível em energia para movimento do carro.
Válvula de admissão e Válvula de escape: A primeira abre-se para permitir a entrada da mistura combustível/ar no interior dos cilindros. A outra, de escape, abre-se para dar saída aos gases queimados na combustão.
Centelhador (vela de ignição): é um dispositivo elétrico que se encaixa à cabeça do cilindro e inflama a mistura comprimida de combustível/ar por meio de uma faísca elétrica.
As transformações cíclicas do motor de 4 tempos
1º tempo: Admissão
É na fase de admissão onde ocorre a entrada do ar e do combustível no cilindro. A válvula de admissão abre para que essa passagem aconteça. Nesse momento, o pistão está descendo.
2º tempo: Compressão
A válvula de admissão é fechada. Quando o pistão retorna, a mistura de ar e combustível é comprimida a um volume cada vez menor, o que aumenta sua pressão e temperatura. Ocorre o que podemos chamar de compressão adiabática, ou seja, sem haver uma troca de calor do cilindro com o meio externo.
3º tempo: Combustão
No ponto de máxima compressão da mistura, a vela de ignição solta uma centelha que provoca uma combustão muito rápida, produzindo grande aquecimento dos gases resultando num aumento da pressão, fazendo com que o pistão seja forçado para baixo, aumentando o volume no cilindro.
4º tempo: Exaustão ou Escape
Finalmente no máximo volume do cilindro, a válvula de escape se abre e parte dos gases é liberada rapidamente, devido a baixa pressão exterior, sem ocorrer o deslocamento do pistão. Assim, o volume no interior do cilindro fica inalterado enquanto a pressão dos gases diminui. Em seguida o pistão sobe devido ao movimento do virabrequim, eliminando o restante dos gases; a diminuição do volume ocorre sem a variação da pressão.
Admissão: Abertura da válvula, enquanto o volume aumenta. A pressão fica praticamente constante (A B)
Compressão: Enquanto o volume diminui a pressão e a temperatura aumentam (BC)
Explosão: O volume fica praticamente constante, e ocorre um grande aumento da temperatura e da pressão (CD); enquanto o volume aumenta, a pressão e a temperatura diminuem (D E) 
Escape: abertura da válvula de escape, o volume permanece mesmo e a pressão diminui (EB); enquanto o volume diminui a pressão fica praticamente constante (BA) 
Ciclo otto - IDEAL
Responsável pelo projeto do motor a 4 tempos em 1876, Nikolaus August Otto (1832-1891), engenheiro alemão, e seus dois irmãos construíram os primeiros protótipos do seu motor, onde obtiveram grande aceitação por ter uma eficiência maior e ser mais silencioso que modelos concorrentes. 
CICLO REAL
A admissão não é perfeita, pois o volume da mistura não acompanha o movimento do pistão, ocorrendo portanto uma certa queda de pressão.
A explosão não é instantânea e ocorre com certa velocidade do pistão.
A exaustão não chega a acontecer totalmente pois a velocidade do cilindro é muito devagar em relação a saída da mistura queimada.
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