Ciclo Otto e Ciclo Diesel

Prévia do material em texto

Ciclo do funcionamento dos motores: Ciclo Otto e Ciclo Diesel 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador 
2017 
 
 
Introdução 
 
Otto nasceu em 1932 e viveu até 1891, época em que máquinas a vapor e a 
gás foram criadas e estavam conquistando lugar no mercado. Obcecado com a ideia 
de pesquisar e aprender mais sobre estas máquinas, Otto mergulhou de cabeça em 
experimentos até que descobriu, durante um acidente, o valor da compressão da 
mistura de combustível e ar antes de queimar. Com este resultado e após 5 anos de 
desenvolvimento, nascia a ideia do Ciclo de Otto - ou Ciclo de Quatro Tempos. 
Já o segundo leva o sobrenome de Rudolf Diesel, engenheiro francês que 
inventou o motor sobre o qual falamos hoje. Diesel vivel de 1858 a 1913 e elaborou 
um motor de combustão interna com pistões que se beneficiava de uma reação 
química quando se inseria óleo num recepiente com oxigênio, causando uma 
pequena explosão durante a mistura. 
Ambos fizeram contribuições importantes para a engenharia mecânica pois os 
seus projetos, são utilizados hoje a depender da sua aplicação e do tipo de 
combustível disponível. 
 
Ciclo do funcionamento dos motores: Ciclo Otto e Ciclo Diesel 
 
Os ciclos termodinâmicos são processos que um sistema realiza a fim de se 
obter trabalho do sistema ou de se realizar trabalhos sobre o sistema. Cada tipo de 
motor, por exemplo, tem um processo diferenciado para que se obtenha trabalho do 
sistema. Assim o ciclo que rege o funcionamento do motor a diesel é diferente do ciclo 
que rege o motor a gasolina ou álcool. Estes dois ainda são diferentes do ciclo a vapor 
e estão longe de ser um ciclo ideal. 
Ciclo Otto 
O ciclo padrão a ar, Otto, é um ciclo ideal que se aproxima do motor de 
combustão interna de ignição por centelha. Também conhecido como motor de quatro 
tempos foi desenvolvido no ano de 1876, pelo engenheiro alemão, Nikolaus August 
Otto. 
O modelo utilizado atualmente é de gasolina com admissão a gás e 
basicamente o processo do ciclo é constituído de quatro passos: 
• AB – Processo de compressão adiabático (segundo tempo); 
• BC – Processo de aquecimento isométrico de calor (explosão); 
• CD – Processo de expansão adiabática; 
• DA – Processo de rejeição isométrica de calor (descarga/exaustão). 
 
 
Depois que o cilindro está cheio com esta mistura, a válvula de admissão, que 
estava aberta durante o 1º tempo, fecha-se; então a mistura de ar e combustível sofre 
a compressão (2º tempo). A seguir uma centelha elétrica na vela de ignição deflagra 
a explosão e, consequentemente, a expansão (3º tempo) da mistura gasosa. 
Finalmente a válvula de escape abre-se, ocorrendo simultaneamente a descarga da 
mistura gasosa para a atmosfera e a exaustão do restante dos gases queimados (4º 
tempo). 
 
Alguns dos pontos mais importantes, que diferenciam o motor de ignição por 
centelha de ciclo aberto do ciclo padrão, são os seguintes: 
1. Os calores específicos dos gases reais aumentam com o aumento da 
temperatura. 
2. O processo de combustão substitui o processo de transferência de calor a alta 
temperatura e a combustão pode ser incompleta. 
3. Cada ciclo mecânico do motor envolve um processo de alimentação e de 
descarga e. em razão das quedas de pressão dos escoamentos nas válvulas, 
é necessária certa quantidade de trabalho para alimentar o cilindro com ar e 
descarregar os produtos da combustão no coletor de escapamento. 
4. Existe uma transferência de calor significativa entre os gases e as paredes do 
cilindro. 
5. Existem irreversibilidades associadas aos gradientes de pressão e 
temperatura. 
 
Ciclo Diesel 
 
Rudolf Diesel patenteou um motor à combustão de elevada eficiência, 
demonstrando em 1900. O ciclo de diesel é essencialmente caracterizado pela 
combustão ser causada pela compressão da mistura ar + combustível. 
 Nele, o calor é transferido ao fluido de trabalho a pressão constante. Esse 
processo corresponde à injeção e queima do combustível no motor Diesel real. Como 
o gás expande durante a transferência de calor no ciclo padrão a ar, a transferência 
de calor deve ser apenas suficiente para manter a pressão constante. Quando se 
atinge o estado 3, a transferência de calor cessa e o gás sofre uma expansão 
isotrópica até que o pistão atinja o ponto morto inferior. A rejeição de calor, como no 
ciclo padrão Otto, ocorre a volume constante e com o pistão no ponto morto inferior. 
Essa rejeição simula os processos de escapamento e de admissão do motor real. 
 
Ao lado tem-se um diagrama p-V do ciclo de Diesel, onde Qp é o calor recebido 
e Qo é o calor perdido para o meio. Cabe ressaltar que os pontos numerados 1, 2, 3 
e 4 são os estados do sistema termodinâmico. 
 
É importante falar sobre a diferença dos motores diesel para gasolina (Otto) 
sob o aspecto da combustão: nos motores a gasolina há um dispositivo de ignição 
(vela) que não há na maioria dos sistemas diesel. Outro ponto é que no motor de 
gasolina o combustível entra na câmara durante a admissão do ar, que provoca perda 
na taxa de compressão do motor. No sistema diesel, somente o ar é admitido 
inicialmente e o combustível é injetado quando o motor tem uma máxima compressão 
do ar que ocasiona a explosão da mistura. 
 
Motor ciclo Diesel x motor ciclo Otto 
 
Diesel normalmente tem um menor tamanho, maior simplicidade, e maior gama 
de aplicações. 
O motor a diesel tem algumas vantagens em relação ao motor a gasolina, uma 
característica importante é o tempo de evaporação pelo fato desse combustível ter 
maior viscosidade que a gasolina, já que é necessária mais energia térmica. Outra 
informação interessante sobre o diesel é sobre a composição do combustível, pois a 
sua cadeira carbônica é mais longa que a da gasolina, que contribui para o preço do 
óleo diesel ser mais barato de se produzir, já que ele necessita menor refino do 
petróleo que gasolina. E também uma densidade energética maior, que influencia no 
aproveitamento do combustível tornando-os mais econômicos do que a gasolina. 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
 
Van Wylen, G. T., Sontag, Fundamentos da termodinâmica Clássica, Ed, Edgard 
Blucher Ltda, 2018. 
ALUGAGERA - Diferenças entre motores do ciclo Otto e ciclo Diesel 
(alugagera.com.br) 
UFRGS - Pergunte ao CREF (ufrgs.br) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://alugagera.com.br/noticias/diferencas-entre-motores-do-ciclo-otto-e-ciclo-diesel
https://alugagera.com.br/noticias/diferencas-entre-motores-do-ciclo-otto-e-ciclo-diesel
https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=motor-otto-e-motor-diesel-qual-e-a-diferenca