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Trabalho e potência dos motores dos carros
Tipologia: Trabalhos
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Não perca as partes importantes!
Por: Daniel Barbosa de Oliveira
Trabalho e potência do motor do carro
Como vimos no primeiro artigo sobre a física do automóvel, duas equações simples e conhecidas nos ajudam a entender como os motores a explosão converte a energia química do combustível em trabalho. Nesta segunda parte vamos observar como a geometria é o principal fator determinante da potência de um motor a explosão. Um modelo de automóvel é, em geral, caracterizado principalmente pelo volume de seu motor. Assim, geralmente, associamos os números 1.0 ou 1.000 a motores de baixa potência e menor preço. O volume e a potência do motor aumentam na proporção que avançamos numericamente para as classificações convencionais de 1.6, 1.8 ou 2. (quando expressas em litros) ou em seus correspondentes 1000, 1600, 1800 ou 2000 (quando expressos em centímetros cúbicos ou cilindradas). O cálculo do volume do motor é função direta de sua geometria, conforme figura abaixo.
O trabalho produzido por um motor a explosão provém do deslocamento do pistão entre o ponto morto superior e o inferior do cilindro. A distância percorrida pelo pistão entre estes dois extremos do cilindro é chamada de curso. Assim, o volume do motor é o volume dos cilindros definidos pelo curso do pistão, ou, em termos matemáticos: Volume do motor = x curso x número de pistões. onde d= diâmetro do pistão Um conhecido motor de quatro cilindros fabricado no Brasil tem como diâmetro dos cilindros (ou curso) 86mm ou 8,6cm. O volume desse motor pode então ser facilmente calculado a partir destes dados: Volume do motor = x 8,6cm x 4 = 1998,22 cm3. Após um pequeno arredondamento, constatamos a origem da designação 2. (litros) dada a este motor específico.
O aumento da pressão interna no cilindro provoca o deslocamento do pistão no único tempo efetivamente motor do ciclo.
Quarto tempo: escape A válvula de escape abre, os gases de combustão são expelidos, a pressão interna cai para próximo da atmosférica e o pistão segue para o ponto morto superior, quando se reinicia o ciclo.
O trabalho teórico total produzido por um ciclo de quatro tempos do ciclo Otto corresponde à área do gráfico descrita pelo ciclo, conforme a figura 2.
Os fundamentos dos motores a explosão mudaram muito pouco desde sua invenção no século retrasado. Composições mecânicas mais precisas e comandos eletrônicos diversos tornaram os carros mais eficientes e tecnicamente mais sofisticados. Mas seus princípios básicos ainda podem ser abarcados por um único olhar para um gráfico simples e capaz de resumi-los.