exercícios de fixação ciclos motores otto e diesel

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
ESCOLA DE ENGENHARIA – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
ENG03367 – TERMODINÂMICA A – TURMA B 
 
 
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO SOBRE CICLOS MOTORES OTTO E DIESEL 2017-2 
 
1) A Figura 1 mostra o diagrama pressão-deslocamento correspondente ao funcionamento 
de um cilindro de motor de combustão interna. Para melhor compreensão, note que top dead 
center e bottom dead center são os pontos mortos superior e inferior, respectivamente. Além 
disso, intake valve e exhaust valve são as válvulas de alimentação e exaustão, respectivamente. 
a) Utilizando diagramas p-v e T-s, correspondentes aos ciclos motores Otto e Diesel, 
indicar as considerações feitas na modelagem e os parâmetros geométricos utilizados 
em cada modelo. Além disso, explicar o significado de pressão média efetiva e a 
forma como é calculada. 
b) Considerar um ciclo Diesel padrão a ar com razão de compressão de 18 e temperatura 
e pressão no início da compressão iguais a 300K e 0,1 MPa, respectivamente. A razão 
de corte do ciclo vale 2. Considerando comportamento de gás ideal e calores 
específicos constantes, determinar a temperatura e pressão ao final de cada processo 
do ciclo. Além disso, determinar a eficiência térmica e a pressão média efetiva. 
c) Considerar um ciclo Otto padrão a ar com razão de compressão igual a 8. No início 
da compressão, a temperatura e pressão medem 300 K e 1 bar, respectivamente. O 
volume e temperatura máximos valem 400 cm3 e 2200 K, respectivamente. 
Considerando comportamento de gás ideal e calores específicos constantes, 
determinar a eficiência térmica e a potência desenvolvida por um motor operando 
com 4 cilindros, a 2400 rpm. 
 
 
Figura 1. Diagrama pressão-deslocamento de um motor de combustão interna. 
 
 
 
2. O volume deslocado de um motor de combustão interna é 5,6 L. Os processos em cada 
cilindro são modelados como um ciclo Diesel padrão a ar com razão de corte igual a 2,4. No 
início da compressão, a pressão, temperatura e volume medem, respectivamente, 95 kPa, 
27ºC e 6 L. Considerando propriedades constantes (análise ar frio), determinar a temperatura 
(em K), pressão (em kPa) e o volume específico (em m3/kg) no início de cada processo que 
compõe o ciclo, mostrando o resultado em um diagrama p-v. Determinar a potência do 
motor, que opera a 1500 ciclos por minuto, em kW, e a eficiência térmica. 
 
3. Analisar usando o modelo de ar frio de um ciclo Otto ideal o funcionamento do cilindro de 
um motor de 4 tempos. O eixo do motor gira a 2000 rotações por minuto. O diâmetro e curso 
do pistão medem 50 mm e 75 mm, respectivamente. O volume livre quando o pistão 
encontra-se no ponto morto superior mede 21,3 cm3. No início da compressão, o ar encontra-
se a 293 K e 0,1 MPa. O pico de temperatura do ciclo é igual ao da fonte de calor, a 2000 K. 
Determinar as taxas específicas (por unidade de massa) de energia envolvidas em cada 
processo e a potência desenvolvida em cada cilindro.