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O Ciclo de Otto é um ciclo termodinâmico, que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna com ignição por faísca. Foi definido por Beau de Rochas e implementado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Étienne Lenoir e Rudolf Diesel.
Motores baseados neste ciclo equipam a maioria dos automoveis de passeio atualmente. O ciclo a quatro tempos é mais eficiente e com combustão menos poluente que o ciclo a dois tempos, mas requer consideravelmente mais partes móveis e mais habilidade do construtor e resulta em um motor maior e mais pesado que um motor de dois tempos com a mesma potência.
Concepção[]
Considerando o uso de apenas duas válvulas que são comandadas pelos ressaltos de árvore de cames, uma designada por válvula de admissão (à direita na animação), que permite a introdução no cilindro de uma mistura gasosa composta por ar e combustível e outra designada como válvula de escape (à esquerda na animação), que permite a expulsão para a atmosfera dos gases queimados, o ciclo de funcionamento de um motor de combustão a 4 tempos é o seguinte:
- Com o êmbolo (também designado por pistão) no PMS (ponto morto superior) é aberta a válvula de admissão, enquanto se mantém fechada a válvula de escape. A dosagem da mistura gasosa é regulada pelo sistema de alimentação, que pode ser um carburador ou pela injecção electrónica, em que se substitui o comando mecânico destes sistemas por um electrónico e conseguindo-se assim melhores prestações, principalmente quando solicitadas respostas rápidas do motor. O êmbolo é impulsionado para baixo pelo veio de manivelas (virabrequim), move-se então até ao PMI (ponto morto inferior). A este passeio do êmbolo é chamado o primeiro tempo do ciclo, ou tempo de admissão.
- Fecha-se nesta altura a válvula de admissão, ficando o cilindro cheio com a mistura gasosa, que é agora comprimida pelo pistão, impulsionado no seu sentido ascendente em direcção à cabeça do motor pelo veio de manivelas até atingir de novo o PMS. Na animação observa-se que durante este movimento as duas válvulas se encontram fechadas. A este segundo passeio do êmbolo é chamado o segundo tempo do ciclo, ou tempo de compressão.
- Quando o êmbolo atingiu o PMS, a mistura gasosa que se encontra comprimida no espaço existente entre a face superior do êmbolo e a cabeça do motor, denominado câmara de combustão, é inflamada devido a uma faísca produzida pela vela e explode. O aumento de pressão devido ao movimento de expansão destes gases empurra o êmbolo até ao PMI, impulsionando desta maneira o veio de manivelas e produzindo a força rotativa necessária ao movimento do eixo do motor que será posteriormente transmitido às rodas motrizes. A este terceiro passeio do êmbolo é chamado o terceiro tempo do ciclo, tempo de explosão, tempo motor ou tempo útil, uma vez que é o único que efectivamente produz trabalho, pois durante os outros tempos, apenas se usa a energia de rotação acumulada no volante (solidário com o veio), o que faz com que ele ao rodar permita a continuidade do movimento do veio de manivelas durante os outros três tempos.
- O cilindro encontra-se agora cheio de gases queimados. É nesta altura, em que o êmbolo impulsionado pelo veio de manivelas retoma o seu movimento ascendente, que a válvula de escape se abre, permitindo a expulsão para a atmosfera dos gases impelidos pelo êmbolo no seu movimento até ao PMS, altura em que se fecha a válvula de escape. A este quarto passeio do êmbolo é chamado o quarto tempo do ciclo, ou tempo de exaustão(escape).
- Após a expulsão dos gases o motor fica nas condições iniciais permitindo que o ciclo se repita.
Motores de múltiplas válvulas[]
Esses motores são apenas aperfeiçoamentos para o ciclo otto ou quatro tempos e sua única diferença é que existe pelo menos duas válvulas para cumprir uma única funcão ao mesmo tempo. Em um motor convencional, existe uma válvula para admissão e uma para exaustão. Existe atualmente 3 configurações para motores multiválvulas, são os modelos com 3, 4 ou 5 válvulas por cilindro. No caso do motor que possue 3 válvulas por cilindro, 2 são para admissão e uma apenas para exaustão, com 4 válvulas, 2 são para admissão e 2 para exaustão e no caso de 5 válvulas são 3 para admissão e 2 para exaustão. A principal função de um motor de múltiplas válvulas é maximizar o fluxo de gases que entram(entra mais oxigênio) e saem(exausta mais gases com menos força) do motor, assim conseguindo uma maior eficiência da combustão.
Motor 16 Válvulas[]
Este tipo de motor a explosão é idêntico ao ciclo otto, sua principal diferença é a adoção de mais duas válvulas por cilindro, que trabalham simultaneamente as duas ja existentes, cada cilindro possui 4 válvulas (4cilindros x4válvulas = 16válvulas), aumentando o fluxo de gases do motor, assim desenvolvendo maior potência. Este propulsor foi maciçamente produzido no Brasil na versão 1.000 cilindradas entre o ano de 97 à 2004, devido a uma lei que cobra um imposto (IPI - imposto sobre produtos industrializados') menor por essa cilindrada, se tornando uma boa opção para o consumidor que paga menos por um carro com uma potência similar a de um 1.400cc e viabilizando então os custos para seu desenvolvimento. Por se tratar de um motor 1.000cc de alta potência exige um custo maior para produção, pois usa de diversas tecnologias para conseguir maior potência. No seu auge chegou aos 112 cavalos, no motor equipado no Gol Turbo que chega à aproximadamente 187,2 km/h (dados da revista CARRO); uma velocidade surpreendente para um carro equipado com um motor de apenas 999cc, o que faz realmente com que o condutor esqueça que está a bordo de um carro 1.0. Os 100 km/h é facilmente atingido em apenas 9s6.
Motor 1.8L 16V turbo cortado, veja as válvulas no cilindro.
Por se tratar de um motor de alta tecnologia são necessários cuidados especiais. O proprietário de um automóvel equipado com um motor 16 V. deve ficar atento ao tipo de óleo lubrificante que está usando, bem como o profissional que presta manutenção. Um motor 16 V. requer um profissional experiente neste tipo de Motor, é comum Mecânicos sem conhecimento alegarem que o motor é problemático, o que não é verdade, a verdade é que o motor devido a sua tecnologia exige conhecimento da parte do profissional. O prazo para troca do óleo e a troca da correia dentada, estes indicados no manual do proprietário do automóvel, devem ser rigorosamente obedecidos para evitar uma quebra do motor e um gasto muito maior do que se teria realizando a manutenção correta do motor.
Sinônimos[]
- cabeça do motor (pt-PT) ou cabeçote (pt-BR)
- êmbolo (pt-PT) ou pistão (pt-PT/pt-BR)
- injecção electrónica (pt-PT) ou injeção eletrônica (pt-BR)
- tempo de escape (pt-PT) ou tempo de exaustão (pt-BR)
- válvulas (pt-PT) ou válvulas de cabeçote (pt-BR)
- válvula de escape (pt-PT) ou válvula de exaustão (pt-BR)
- veio (ou eixo) de manivelas (pt-PT), cambota (pt-PT), virabrequim (pt-BR), árvore de manivelas (pt-BR)