Diferenças entre o ciclo prático e teórico de um 4T

Quando se trata do funcionamento de um Motor de quatro tempos, geralmente é esclarecido se você estiver descrevendo seu ciclo teórico ou seu ciclo prático. Uma diferença que deve ser levada em conta porque, enquanto a teórica é uma simplificação para explicar seu funcionamento, a prática agrega muito mais fatores físicos que ocorrem na realidade.

Se definirmos o distribuição de um motor com o ciclo teórico, provavelmente não poderia funcionar. No caso de fazê-lo, além de ter dificuldades de inicialização, seu desempenho seria muito ruim e seu comportamento muito instável.

Ciclo prático do motor de 4 tempos

É por isso que o ciclo prático leva em conta vários fatores e modifica o momento em que os componentes do motor agem. Esses fatores que o diferenciam ciclo teórico Eles podem ser resumidos nos seguintes pontos:

• As válvulas não abrem e fecham completamente imediatamentemas demoram um certo tempo
• A combustão da mistura também não é imediata, mas são necessários alguns milissegundos cruciais para que o funcionamento do motor ocorra
• Os gases têm inércia, então eles levam tempo para começar a se mover e continuam a se mover por algum tempo depois de agir sobre eles

Por esta razão, o momento em que as válvulas abrem e fecham ou o momento da combustão não é o indicado pelo ciclo teórico. Vamos a ver como é realmente nas diferentes fases do motor de quatro tempos:

Fase de admissão na prática

Ao contrário do ciclo teórico, as válvulas as válvulas de admissão não abrem quando o pistão está no Top Dead Center (TDC). Como dissemos antes, as válvulas demoram para abrir, então para que estejam totalmente abertas quando o pistão começar a descer, eles começam a abrir quando o pistão ainda está subindo. Se isso não fosse feito, nem todo o ar possível entraria na fase de admissão e o motor perderia capacidade.

Depois disso, o pistão se move para baixo para o ponto morto inferior (PMI), momento em que o ciclo teórico diz que as válvulas de admissão estão fechadas, mas isso não é verdade na prática. Eles ainda não fecham porque o ar carrega inércia e continua a entrar mesmo quando o pistão começa a subir.

Além disso, quando o motor gira em altas rotações, o ar carrega tanta velocidade que entra mais quantidade quando o pistão já está subindo, do que quando estava descendo para sugá-lo.

Fase de compressão na prática

As válvulas de admissão fecham no momento ideal em que não entra mais ar (em algum ponto da subida do pistão). A partir daí, começa a fase de compressão propriamente dita, e o pistão continua subindo para comprimir o ar.

Este é o momento em que entra em jogo injeção em motores de injeção direta. Eles pulverizam o combustível no cilindro para que ele se misture com o ar. Por isso, a partir daqui já não dizemos ar, senão mistura, que continua a ser comprimido pelo pistão.

Nos motores de injeção indireta, o ar que entra pela admissão já carrega o combustível, que foi previamente injetado no coletor de admissão.

Artigo relacionado:

Injeção indireta e injeção direta

Fase de combustão na prática

A combustão da mistura é produzida quando o pistão ainda está subindo. Ou seja, antes de subir para o Top Dead Center (TDC). Isso é assim, porque a mistura leva tempo para queimar e, portanto, leva tempo para produzir uma explosão totalmente explorável. Se a mistura fosse inflamada no TDC, o pistão já desceria quando os gases se expandissem. Portanto, eles não seriam bem usados ​​para empurrar o pistão para baixo.

Isso é chamado avanço de ignição y, quanto mais rápido o motor gira, mais você tem que antecipar a combustão misturar. Caso contrário, a explosão chegaria cada vez mais tarde para empurrar o pistão para baixo, o que causaria uma enorme perda de eficiência. Isso é tratado por sistema de injeção eletrônica dos carros atuais. Os antigos tinham sistemas de avanço de ignição mecânica que funcionavam a vácuo, por força centrífuga.

Fase de fuga na prática

As válvulas de escape abrem quando o pistão ainda está descendo. Especificamente quando a explosão já foi usada corretamente e a energia cinética não será mais perdida pela abertura das válvulas. Desta forma, quando o pistão passa BDC e começa a subir, as válvulas estão totalmente abertas para liberar os gases de escape.

Pistão continua a subir para TDC para empurrar os gases para fora, mas novamente a inércia dos gases é levada em consideração. Por isso, válvulas de escape não estão fechados naquele momento, mas eles ficam abertos um pouco mais enquanto o pistão desce.

Aqui está um detalhe importante que deve ser observado: neste momento a fase de exaustão e a fase de admissão coexistem. Se você observar a primeira fase (fase de admissão na prática), a abertura das válvulas de admissão é antecipada quando o pistão ainda está subindo (fase de exaustão na prática). Então, há um momento em que as válvulas de admissão e escape estão abertas ao mesmo tempo, um momento que é chamado de passagem de válvula.

Se os gases de escape não saem pelas válvulas de admissão, é porque eles carregam inércia para sair pelas válvulas de escape. Além disso, o ar ou mistura que entra ajuda os fumos da combustão a escapar, ocupando o seu espaço.

Os graus de avanço do ciclo prático

Como você pode ver, o ciclo prático está cheio de avanços na abertura das válvulas ou na ignição. Tem até um atraso no fechamento para aproveitar a veia de gases com inércia para que eles continuem entrando (ou saindo).

Tudo Esses avanços são medidos e regulados nos graus de rotação feitos pelo Virabrequim. Tudo depende do motor, mas há uma faixa de grau comum para cada componente do motor. Estes são:

• El Antecipação de abertura de admissão (AAA): a abertura das válvulas de admissão geralmente é feita entre 10º e 25º antes do PMS.
• El Atraso no fechamento da admissão (RCA): fecham entre 20º e 45º após o PMI, para deixar entrar todo o ar possível que continua passando por inércia.
• El Avanço da Abertura de Escape (AAE): mais exagerado é o avanço de abertura das válvulas de escape que abrem entre 30º e 60º antes do PMI.
• El Atraso no fechamento do escapamento (RCE): fecham entre 10º e 20º após PMS para aproveitar sua inércia de saída e terminam de empurrar o ar ou a mistura de admissão.
• La Injeção de combustível É feito entre 7º a 26º antes do TDC (em motores de injeção direta). O que não é um avanço em si, mas mencionamos porque é calibrado com base no avanço de ignição.
• El Avanço de ignição (AE): Logicamente o avanço da ignição é algo posterior à injeção de combustível. Na gasolina trata-se de adiantar a centelha do vela de ignição. Uma maneira de obter um efeito semelhante em motores a diesel é aumentar a taxa de compressão. Como o óleo diesel é inflamado pela pressão e calor da câmara de combustão, o aumento da compressão avança a ignição da mistura.

O ciclo prático em motores de admissão variável

Os motores de comando de válvulas variável são capaz de modificar amplamente o momento de abertura e fechamento das válvulas. Desta forma, eles podem se adaptar melhor às necessidades impostas pelas rotações do motor e pelas condições atmosféricas.

Quando o motor gira a 1.000 rpm, não precisa da mesma abertura da válvula de admissão que a 6.000 rpm. Por isso, quando as revoluções aumentam pode modificar o sincronismo do motor para que fique aberto por mais tempo.

Você verá muitos lugares explicando isso dizendo que "mantém as válvulas abertas por mais tempo", mas é fácil entender isso mal. O motor gira a uma velocidade muito maior, então o tempo de abertura das válvulas pode ser ainda menor, mesmo que o tempo seja alterado. Na verdade, uma maneira mais precisa de expressar isso é que as válvulas ficam abertas mais graus de rotação do virabrequim. O que não é o mesmo que ficar aberto por mais tempo.

Se quiser saber mais sobre este tipo de motores, recomendamos o artigo Distribuição variável: o que é e qual é a sua função.

O ciclo teórico dos motores de quatro tempos

Vamos relembrar brevemente como é o ciclo teórico desses motores, para que a diferença com o ciclo prático seja clara. Lembremos que é uma simplificação teórica que tenta explicar o funcionamento do motor. Por isso, geralmente é usado apenas para fins didáticos que estabelecem uma base, para depois entender bem o ciclo prático. As fases do ciclo teórico resumidas são:

• Admissão: O pistão está no TDC, as válvulas abrem e o pistão desce para o BDC
• compressão: as válvulas de admissão fecham, o pistão sobe de BDC para TDC para comprimir o ar, o combustível é injetado no processo.
• Expansão: quando o pistão está em PMS, a mistura é detonada com a vela de ignição e a explosão empurra o pistão de volta para PMI
• fuga: as válvulas de escape abrem e o pistão sobe de PMI para PMS para remover os gases de escape através delas. Quando atinge o topo, as válvulas se fecham.

Como você pode ver, todos os avanços e atrasos das válvulas e ignição são deixados de fora, então não tem nada a ver com o que um motor precisa para funcionar na prática.

Naquilo que notamos as diferenças, é nos tempos que o válvulas de sistema diferentes.

Estas velocidades são modificadas pelo mistura carburada e a quantidade de gás queimado, geralmente muito baixos, que no ciclo teórico são apenas contemplados «situações ideais» (algo muito parecido com o Física elementar)

Em vez disso, essas velocidades são proporcional à velocidade de rotação, algo que com a evolução da tecnologia e na busca de alcançar poderes o mais alto possível tornou-se completamente obsoleto.

Outro detalhe que devemos levar em consideração é que quando um gás se move em alta velocidade, ele interage com vários resistência ou forças de atrito que geram uma lentidão antes de uma mudança de velocidade, gerando uma perda de pressão e outra série de fenômenos que no ciclo teórico não são levados em consideração.

Desta forma, e dependendo da quantidade de mistura carburada, você obtém o Poder do motor, gerando um maior quantidade de gás aspirado, massa mais reacionária e maior trabalho.