Represente o funcionamento de um motor de combustão interna alternativo 4 tempos de ignição por compressão, Diesel, real nos diagramas
e
(sendo
o ângulo do virabrequim).
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para gente representar como funciona um motor de combustão interna alternativo 4 tempos de ignição por compressão, ou seja, um motor Diesel, usando dois tipos de diagramas: o diagrama pressão versus volume (
) e o diagrama pressão versus ângulo do virabrequim (
). Para resolver isso, vamos precisar entender como funciona cada um dos quatro tempos do motor Diesel e como esses processos se traduzem nos diagramas mencionados.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar quais são os quatro tempos de um motor de 4 tempos: admissão, compressão, combustão (ou potência) e exaustão. No diagrama
, vamos representar como a pressão e o volume do cilindro mudam durante cada um desses tempos. No diagrama
, vamos mostrar como a pressão varia com o ângulo do virabrequim, que é basicamente a posição do pistão durante a rotação do motor.
Passo 3
Vamos começar com o diagrama
. Durante a admissão, a válvula de admissão se abre e o pistão desce, aumentando o volume do cilindro e diminuindo a pressão. No gráfico, isso aparece como uma curva que vai para a direita (aumento do volume) com queda na pressão.
Passo 4
No tempo de compressão, o pistão sobe novamente, diminuindo o volume e aumentando a pressão dentro do cilindro. No diagrama, isso é representado por uma curva que vai para a esquerda (redução do volume) com aumento na pressão. Esse é o momento onde o Diesel injeta o combustível, e a temperatura e pressão altas causam a ignição por compressão.
Passo 5
Durante o tempo de combustão ou potência, o combustível queimado expande os gases, empurrando o pistão para baixo com alta pressão. No diagrama
, isso aparece como uma expansão a pressão quase constante ou ligeiramente crescente, aumentando o volume novamente.
Passo 6
No tempo de exaustão, a válvula de exaustão se abre e o pistão sobe mais uma vez, expulsando os gases queimados do cilindro. Isso é representado no diagrama como uma redução no volume com uma pequena queda na pressão.
Passo 7
Agora, no diagrama
, vamos relacionar a pressão com o ângulo do virabrequim. Cada tempo do motor corresponde a uma parte do ciclo de 720 graus (já que são 4 tempos, cada um com 180 graus). Vamos plotar a pressão do cilindro em função desses ângulos, mostrando as variações durante admissão, compressão, combustão e exaustão.
Resposta
Assim, representamos o funcionamento de um motor Diesel de 4 tempos nos diagramas
e
detalhando cada etapa do ciclo do motor e como a pressão e o volume variam conforme o pistão se move e o virabrequim gira.
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Dados:
a) A Eficiência Térmica do ciclo
b) O trabalho do ciclo por unidade de massa
c) A temperatura e a pressão no final de cada processo
Dados: