Como funciona um motor a diesel?

Ricardo Figueiredo

O objetivo deste blog não é o de postar artigos detalhados e profundos de mecânica, uma vez que não é esta a nossa especialidade. O nossos foco será sempre sobre os aspectos elétricos, eletrônicos e de automação. Entretanto necessitaremos entender os princípios básicos de funcionamento e quais as necessidades de controle e proteção de um motor diesel quando aplicado em um grupo gerador. Iniciamos hoje uma série de artigos a respeito deste assunto.

Motor a Explosão:

O motor a explosão aproveita a força gerada pela explosão (expansão) de uma mistura de combustível e ar que foi comprimida em uma câmara para gerar movimentos circulares na ponta de um eixo.

Esta explosão é causada pela ignição (queima) de um combustível (Diesel, Gasolina, Álcool ou outro combustível líquido ou gasoso) e um comburente (oxigênio).

Quanto ao modo de ignição do combustível teremos os motores classificados em dois tipos:

Ciclo Otto: São os motores movidos a gasolina, álcool ou gás que necessitam de uma faísca para que a queima ocorra. Estes motores possuem velas, distribuidores e dispositivos de ignição eletrônica para a geração desta faísca.

Ciclo Diesel: Foram os motores idealizados e patenteados pelo engenheiro mecânico alemão Rudolph Diesel no final do século 19. Estes motores utilizam o princípio da combustão expontânea quando comprimidos a uma taxa de 1:20 ou superior e, por isto, não necessitam de uma faísca para a ignição do combustível. Este detalhe os tornam mais robustos pois possuem menos componentes.

Vantagens de se utilizar motores diesel em grupos geradores:

Robustez: É um motor que possui muito menos componentes em relação aos motores Ciclo Otto.

Mais energia por unidade de volume: O diesel é 15% mais denso que a gasolina e por isto permite que se obtenha mais energia térmica por litro diminuindo-se o volume armazenado.

Menos volatilidade: O diesel é menos volátil que a gasolina e o álcool. Isto reduz a perda por evaporação durante o período de armazenamento.

Maior ponto de Fulgor: "O ponto de fulgor é a menor temperatura que o combustível libera vapores para formar uma atmosfera explosiva". Enquanto que a gasolina possui seu ponto de fulgor em -42°C o do diesel é superior a 38°C. Isto aumenta a segurança com realação a possibibilidade de se causar incêndios.

Alto rendimento: Os motores a diesel são mais eficientes. Enquanto se consegue uma conversão da energia térmica disponível em um litro de diesel na ordem de 36 a 40% os motores a gasolina conseguem converter algo em torno de 25%.

E como funciona um motor a Diesel?

Fig. 1 Fig. 2

Observando a figura 1 vemos a câmara de explosão que é formada pelo cilindro, Cabeçote, válvulas e pistão. A indicação PMS é o Ponto Máximo Superior e a indicação PMI é o Ponto Máximo Inferior que o pistão atinge durante seu curso.

Observando a figura 3 vemos que as explosões ocorrem em quatro etapas definidas em um processo denominado de quatro tempos:

Fig. 3

1º Tempo – Admissão: A válvula de escapamento fecha, a válvula de admissão abre, o pistão recua e é injetada a mistura de ar e combustível.

2º Tempo - Compressão: A válvula de escapamento continua fechada, a válvula de admissão fecha, o pistão avança e a mistura é comprimida.

3º Tempo – Combustão: As válvulas de Admissão e escapamento permanecem fechadas o pistão chega ao final do curso e a temperatura e a pressão chegam aos valores máximos e a mistura explode liberando energia que impulsiona o pistão.

4º Tempo – escapamento: A válvula de escapamento abre liberando os gases para o escapamento e a válvula de admissão permanece fechada.

Os movimentos alternados de subida e descida do pistão são transferidos pelas bielas ao vrabrequim que será o responsável por transformar esse movimento alternante ou alternativo dos pistões em um movimento circular.

Apesar de existirem motores de 2 tempos, não falaremos destes pois não possuem aprlicações práticas para os mesmos no universo dos grupos geradores diesel.

Cilindrada:

A cilindrada é dada pela capacidade volumétrica de cada cilindro multiplicada pelo número destes. A capacidade volumétrica do cilindro é dada pela área da base (área do circulo através do raio do cilindro) x altura, vide a figura 4. A altura será a distância entre po PMS e PMI indicados na figura 1.

Fig. 4

Vemos, ainda que a cilindrada pode ser indicada por Cm³ ou litros. Em um veículo que possui um motor com cilidrada de 2.0 litros, equivale se dizer que 2.000 Cm³.

Taxa de Compressão:

Também conhecida como relação de compressão, a taxa de compressão é a razão entre o volume com o pistão em sua posição inicial e o volume com o pistão em sua posição final, conforme vemos na figura 5.

Fig. 5

Uma taxa de compressão de 1/20, significa dizer que o volume da câmara de combustão ao final do curso do pistão é 20 vezes menor que o volume da câmara no final do curso do pistão. A taxa de compressão de 1/20 é lida como taxa de 20 para 1.

Espero que tenham gostado. Por favor, comentem e falem do que gostaram, sugiram assuntos que gostariam de ver abordados e tirem suas dúvidas.

Vejam nossos artigos anteriores na ordem em que foram publicados, caso não tenham lido ainda:

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