Vou fazer uma descrição para o ciclo Otto (motores a gasolina).
Bom o primeiro tempo é a chamada
Admissão. A admissão tem início aquando da abertura da (ou das) válvula(s) de admissão. Com esta abertura dá-se a entrada da mistura ar + combustível, para o interior do cilindro. O próprio movimento do êmbolo desde o Ponto Morto Superior (PMS) até ao Ponto Morto Inferior (PMI) provoca um efeito de sucção da mistura. Obviamente que nos sistemas aspirados este enchimento do cilindro, dá-se em melhores condições.
Há aqui um pormenor que deves ter em muita atenção e que é de extrema importância. Quando o Sr. Diesel e o Sr. Otto idealizaram os "seus" respectivos ciclos, imaginaram ter criado uma coisa muito boa e com um rendimento fora de série. [
] Infelizmente aquilo que eles idealizaram no papel, veio-se a revelar um autêntico fiasco na prática. [
] Vá estou a exagerar um bocadito. Mas o que deves entender é que o ciclo ideal Diesel e Otto, têm rendimentos práticos muito baixos. Então houve necessidade, primeiro de compreender os erros que eles estavam contidos e depois, corrigi-los.
Por exemplo, aquele video que foi aqui exposto. É muito porreiro para veres a transformação do movimento rectilineo dos êmbolos, em movimento rotativo na cambota, mas está representado a nível meramente teórico, pois o ciclo prático tem alguma diferenças.
Teoricamente o que deveria acontecer era que aquando da admissão e quando o êmbolo estivesse no PMS, a válvula de admissão abrir-se-ia. Da mesma forma fechar-se-ia quando o êmbolo atingisse o PMI. A explosão dever-se-ia verificar apenas quando o êmbolo volta-se ao PMS. E por aí fora. Ou seja, os pontos mortos do motor (quando o êmbolo momentaneamente inverte o sentido do movimento e a respectiva velocidade é igual a zero) deveriam definir a mudança do tempo do ciclo. Isto seria teoricamente, mas tal implicava um rendimento termodinâmico muito baixo.
Então para contornar estas "falhas" definiram-se atrasos. O que são os atrasos? São os momentos em que as válvulas abrem e fecham antes dos pontos mortos. Por exemplo, a admissão começa ainda antes do êmbolo atingir o PMS. Por acaso aquando da abertura da válvula de admissão, dá-se um processo bem engraçado que já te vou explicar mais adiante quando falar do tempo Escape.
Bem agora que já tens isto em consideração, vamos avançar para o próximo tempo, que é a
Compressão. Este tempo começa (este por acaso não tem atrasos[
] ) precisamente quando o êmbolo começa a subir, ou seja desde o PMI até ao PMS. Ambas as válvulas estão fechadas e a mistura gasosa ar + combustível, começa a ser comprimida pelo movimento do êmbolo. Este tempo é muito importante, pois vai ter muitas implicações no ciclo teórico. Para teres uma ideia, este gás é comprimido desde o volume total do cilindro, até ao volume da câmara de combustão. Aqui é importante teres a noção de taxa de compressão. Num Otto com uma relação 8:1 quer dizer que o gás vai ser comprimido 8 vezes. 8:1 é o número de vezes que a câmara de combustão cabe no cilindro.
As implicações que este aumento de pressão vai ter no ciclo teórico, vai ser um aumento de temperatura, uma melhor difusão de combustível no ar e uma muito maior volatilidade da mistura (fruto da maior pressão e temperatura).
Seguidamente dá-se o momento mais importânte de todo o ciclo, a
explosão / expansão. Por muito ridiculo que possa parecer, só neste momento é que estamos a produzir trabalho útil. Todos os restantes tempos não produzem trabalho, antes pelo contrário, retiram energia ao motor. Ou seja, só em meia volta da cambota, é que vamos produzir energia útil. Isto por cada cilindro. Razão pela qual, a generalidade dos motores tem 4 cilindros. Ou seja, em cada meia rotação da cambota, há pelo menos um cilindro a realizar trabalho (ou seja, está no tempo de explosão).
As sequência dos tempos nos cilindros são sempre desfazadas. Ou seja, nunca vamos encontrar todos os cilindros simultaneamente a realizar os mesmos tempos. Isso seria dantesco! Provocaria descompensações enormes e uma vibração louca.
Normalmente (para não dizer, sempre) a combinação de tempos é a seguinte: 1 - 3 - 4 - 2. Ou seja, por ordem, enquanto o primeiro cilindro está no primeiro tempo, a admissão, o segundo está na explosão /expansão, o 3º está a fazer escape e o último está a fazer a compressão. Depois cada um passa ao tempo seguinte e assim sucessivamente.
Nos de 6 cilindros já não me lembro da sequência.
Nos de 8 cilindros é igual ao de 4, mas com dupla sequência.
Pronto, a seguir à explosão / expansão, começa o tempo motor Escape. Este tempo começa quando a válvula de escape se abre. Conforme te disse anteriormente existem atrasos por forma a compensar e melhorar o rendimento dos ciclos termodinâmicos. O tempo escape vai então começar antes do êmbolo atingir o PMI. E aqui dá-se a tal particularidade de que te falava há bocado. Praticamente em simultaneo, dá-se a abertura da válvula de admissão. Durante um certo periodo de tempo, estão ambas as válvulas abertas (admissão e escape) chama-se a este processo a lavagam do motor. Ou seja, por um lado está a mistura de admissão (ar e combustível) a entrar no cilindro. Isto provoca que esta mistura (limpa) vá ocupar o lugar dos gases de escape. Por outro lado sendo um composto mais denso, vai empurrar os gases de escape e possibilitar melhor a expulsão destes pela válvula de escape. Depois a válvula de escape fecha, já quando o êmbolo está novamente a descer (do PMS para o PMI) e continua o tempo motor admissão, que havia começado aquando da abertura da válvula de admissão. E volta o ciclo ao ínicio outra vez.
Uma particularidade:
O tempo mais importante, o tal que irá produzir trabalho útil, a explosão / expansão, vai ter inicio aquando da ignição. Nos Otto, quando se dá a faisca provocada pela vela. Ora teoricamente esta ignição deveria ter inicio precisamente quando o êmbolo atingisse o PMS. Mas tal revela-se desastroso para o rendimento do ciclo. Assim, a ignição irá ter origem um pouco antes do PMS. Ainda o êmbolo vai a subir para o PMS.
Para teres uma ideia, antigamente eram assim que se faziam as "repros". Uma das formas era atrasar ainda mais a ignição. Para tal, mexia-se no sistema de ignição do motor. Alguns carros antigos, fruto de rodagens intensas, tinham tendência a ficar ligeiramente adiantados (no caso atrasados [
] ). Resultava em melhores prestações. Hoje em dia a ignição é comandada electronicamente, sendo gerido o atraso que melhor convier ao motor. Isto no atraso à ignição tem muita ciência, havendo carros que tinham sistemas (de vácuo) para gerirem (manualmente) estes momentos.
Há ainda os V-TEC's (e outros sistemas de outras marcas) que fazem variar estes atrasos. E ainda variam a quantidade da abertura das válvulas e ainda o seu timming. Isto já é muita tecnologia. Se na ignição é relativamente fácil comandar todo o processo, já nas válvulas (sistema de distribuição do motor) é muito, mas muito mais complicado. Daí que estes processos revelem um tecnologia impressionante e de louvar.
Estes atraso podem ser aferidos, medidos em termos de graus, por um sistema simples de compreenderes mas que por palavras se torna complicado de explicar.
Depois há ligeiras (mas importantes) diferenças para o ciclo Diesel. Mas na essência são semelhantes. Aliás as diferenças até são mais a nível termodinâmico do que prático.
].
