Motores a Pistão Ciclo OTTO simulação Profa Cristiane Aparecida Martins Engenharia Aeronáutica

O ciclo de Otto se completa em quatro tempos ou duas voltas do eixo de manivelas (giro de 720 graus, durante as quais os pistões recebem apenas um impulso motor)

A duração de um comando refere-se ao tempo que as válvulas permanecem abertas, sejam elas de admissão ou escapamento, e sua medida e dada em graus medidos direto no virabrequim. Levando em consideração um giro de 360° do virabrequim do motor, fixamos o 0° como sendo o ponto morto superior (PMS), conseqüentemente o ponto morto inferior (PMI) ficará em 180°. Para calcularmos a duração de um comando giramos o virabrequim do motor e anotamos os pontos em graus onde ocorrem o inicio e final da admissão e inicio e final do escape. Considerando um exemplo poderíamos encontrar tipicamente os seguintes pontos:

Início de admissão 12º APMS Antes do ponto morto superior Fim da admissão 38° DPMI Depois do ponto morto inferior Início de escape 42° APMI Antes do ponto morto inferior Fim do escape 8° DPMS Depois do ponto morto superior Observamos que a válvula de admissão inicia sua abertura a 12° antes do ponto morto superior e volta a fechar depois que o virabrequim girou 38° depois do ponto morto inferior. Considerando que o virabrequim irá girar 180° para sair do ponto morto superior e atingir o ponto morto inferior, podemos calcular a duração deste comando hipotético como sendo: Duração = Início Admissão + 180° + Fim Admissão = 12° + 180 + 38° = 230°

Observamos que a válvula de admissão inicia sua abertura a 12° antes do ponto morto superior e volta a fechar depois que o virabrequim girou 38° depois do ponto morto inferior. Considerando que o virabrequim irá girar 180° para sair do ponto morto superior e atingir o ponto morto inferior, podemos calcular a duração deste comando hipotético como sendo: Duração = Início Admissão + 180° + Fim Admissão = 12° + 180 + 38° = 230°

As modificações são as seguintes: Avanço na Abertura da válvula de Admissão (AvAVA); Atraso no Fechamento da válvula de Admissão (AtFVA); Avanço de ignição; Avanço na Abertura da válvula de Exaustão (AvAVE); Atraso no Fechamento da válvula de Exaustão (AtFVE); As modificações acima, são feitas para as condições de voo de cruzeiro. Como as demais condições (Marcha lenta, decolagem, etc) são transitórias, admite-se uma eficiência não ideal nesses casos.

Avanço na Abertura da Válvula de Admissão Avanço na Abertura da Válvula de Admissão - Conforme mostra a figura abaixo (Imagem 2), este avanço é a antecipação do inicio da abertura da válvula de admissão, para que ela esteja totalmente aberta quando o pistão atingir o PMS. Esse avanço é medido em graus em relação ao moente do eixo de manivelas. No exemplo abaixo, o avanço é de 15º (graus)

Atraso no Fechamento da Válvula de Admissão(AtFVA) Atraso no Fechamento da Válvula de Admissão(AtFVA) - A válvula de admissão é fechada um pouco depois do pistão ter atingido o PMI. Isso é vantajoso porque permite à mistura continuar entrando no cilindro devido à inércia da mistura que se encontra ainda no tubo de admissão

MODIFICAÇÕES NO PONTO DE IGNIÇÃO A ignição deve ocorrer antes do PMS, por que a mistura leva certo tempo para se queimar. Portanto a combustão no motor real inicia-se no segundo tempo (compressão) e termina no terceiro (tempo motor). Como a velocidade da combustão é constante, o avanço de ignição deve ser tanto maior quanto maior a velocidade de rotação do motor.

Avanço na Abertura da Válvula de Exaustão (AvAVE) Avanço na Abertura da Válvula de Exaustão (AvAVE) - A válvula de escapamento é aberta antes do pistão atingir o PMS, para que os gases comecem logo a escapar e não exerçam muita oposição quando o pistão iniciar o curso ascendente logo a seguir

Atraso no Fechamento da Válvula de Exaustão (AtAFE) Atraso no Fechamento da Válvula de Exaustão (AtVFE) No final do escapamento, os gases queimados continuam a sair mesmo quando o pistão chega ao PMI, devido a inércia. O atraso no fechamento da válvula tem a finalidade de aproveitar esse fato, para melhorar a expulsão dos gases.

CRUZAMENTO DE VÁLVULAS Quanto maior o Overlap, melhor será o rendimento do motor em altas rotações, mas por outro lado, em baixas rotações o desempenho fica prejudicado. CRUZAMENTO DE VÁLVULAS É o nome dado a situação que ocorre no início da admissão, quando as duas válvulas ficam abertas simultaneamente, devido ao avanço na abertura da válvula de admissão e o atraso de escapamento.

Exercício 1 - entregar Estude o comportamento do motor 4 tempos, considerando cada uma das seguintes condições: Avanço na Abertura da válvula de Admissão (AvAVA); Atraso no Fechamento da válvula de Admissão (AtFVA); Avanço de ignição; Avanço na Abertura da válvula de Exaustão (AvAVE); Atraso no Fechamento da válvula de Exaustão (AtFVE); Qual a sua conclusão?