Como o nome indica, o motor de dois tempos requer apenas dois movimentos do pistão (um ciclo) para gerar energia. O motor é capaz de produzir potência após um ciclo porque o escape e a admissão do gás ocorrem simultaneamente, como se vê na Figura 1. Existe uma válvula para o curso de admissão que abre e fecha devido à alteração das pressões. Além disso, devido ao seu contacto frequente com componentes móveis, o combustível é misturado com óleo para adicionar lubrificação, permitindo cursos mais suaves.
Overall, um motor de dois tempos contém dois processos:
- Curso de compressão: A porta de entrada abre-se, a mistura ar-combustível entra na câmara e o pistão move-se para cima comprimindo esta mistura. Uma vela de ignição acende o combustível comprimido e inicia o curso de potência.
- Curso de potência: O gás aquecido exerce alta pressão sobre o pistão, o pistão move-se para baixo (expansão), o calor residual é esgotado.
A eficiência térmica destes motores a gasolina variará dependendo do modelo e da concepção do veículo. No entanto, em geral, os motores a gasolina convertem 20% da energia (química) do combustível em energia mecânica – em que apenas 15% serão utilizados para mover as rodas (o resto é perdido por fricção e outros elementos mecânicos).
Composto a motores de quatro tempos, dois tempos são mais leves, mais eficientes, têm a capacidade de utilizar combustível de grau inferior, e mais eficientes em termos de custos. Portanto, os motores mais leves resultam numa maior relação potência/peso (mais potência para menos peso). No entanto, carecem da manobrabilidade possível em motores a quatro tempos e requerem mais lubrificação. Isto torna os motores a dois tempos ideais para navios (necessidade de transportar muita carga), motociclos, e cortadores de relva – onde um motor a quatro tempos seria ideal para automóveis como carros e camiões.
O Ciclo Otto
O diagrama de volume de pressão (diagrama PV) que modela as alterações que a mistura combustível-ar sofre em pressão e volume em qualquer motor a gasolina chama-se o ciclo Otto. As alterações nestas irão criar calor, e utilizar este calor para mover o veículo ou a máquina (daí ser um tipo de motor térmico). O ciclo Otto pode ser visto na Figura 2 (ciclo Otto real) e na Figura 3 (ciclo Otto ideal). O componente em qualquer motor que utilize este ciclo terá um pistão para alterar o volume e a pressão da mistura combustível-ar (como se vê na Figura 1). O pistão ganha movimento com a combustão do combustível (onde isto acontece é explicado abaixo), e um impulso eléctrico no arranque do motor.
O seguinte descreve o que ocorre durante cada passo no diagrama PV, no qual a combustão do fluido-gasolina de trabalho e ar (oxigénio), e por vezes electricidade, altera o movimento no pistão:
Ideal ciclo-verde linha verde: Referido como fase de admissão, um motor de dois tempos não passa por esta fase. Isto porque os motores de quatro tempos começam com o pistão desenhado, pelo que deve ser puxado para baixo para absorver a mistura combustível-ar. No entanto, um motor de dois tempos pode prosseguir com a entrada da mistura combustível-ar imediatamente, como se viu no Processo 1 a 2.
Processo 1 a 2: Durante esta fase, a porta de entrada abre-se, e o pistão será desenhado, para que possa comprimir a mistura combustível-ar que entrou na câmara. A compressão faz com que a mistura aumente ligeiramente na pressão e na temperatura – seja como for, não é trocado calor. Em termos de termodinâmica, isto é referido como um processo adiabático. Quando o ciclo atinge o ponto 2, é quando o combustível é satisfeito pela vela de ignição.
Processo 2 a 3: É aqui que a combustão ocorre devido à ignição do combustível pela vela de ignição. A combustão do gás está completa no ponto 3, o que resulta numa câmara altamente pressurizada que tem muito calor (energia térmica). Em termos de termodinâmica, isto é referido como um processo isocórico.
Processo 3 a 4: A energia térmica na câmara como resultado da combustão é utilizada para fazer trabalho no pistão – o que empurra o pistão para baixo – aumentando o volume da câmara. Isto também é conhecido como o fogão de potência porque é quando a energia térmica é transformada em movimento para alimentar a máquina ou veículo.
Linha roxa (Processo 4 a 1): Do processo 4 ao 1 todo o calor desperdiçado é expelido da câmara do motor. Como o calor deixa o gás, as moléculas perdem energia cinética causando a diminuição da pressão. Contudo, não há fase de escape num motor de dois tempos, pelo que o ciclo começa (1 a 2) novamente, permitindo que uma nova mistura de combustível e ar seja comprimida.
Para Leitura Posterior
- Motor de combustão interna
- Otto ciclo
- Motor de quatro tempos
- Eficiência térmica
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