Motor Ciclo Mecânico a 4 Tempos

Um motor de combustão nada mais é do que uma máquina, capaz de transformar a energia química do combustível em calor e, esse calor em movimento.

Os motores podem trabalhar segundo dois ciclos: Ciclos mecânicos e ciclos térmicos.

Ciclos mecânicos: Podem ser de dois ou quatro tempos, onde, cada tempo equivale a meia volta da árvore de manivelas ou 180 graus de giro. Nos ciclos mecânicos são estudados os movimentos mecânicos das peças móveis do motor e seu posicionamento, como: válvulas de admissão e escape, árvore de manivelas e os êmbolos (pistões).

Ciclos térmicos: É divido em seis fases ou tempos. Leva em consideração o estudo da transformação da energia química em calor e sua preparação. Neste ciclo, não importa em que posição as peças móveis se encontram, apenas, como é desenvolvido a preparação, queima e eliminação dos gases de combustão. Falaremos neste assunto numa próxima oportunidade.

Veremos nesta matéria o funcionamento dos ciclos mecânicos a quatro tempos.

Neste motor, há peças fixas (cabeçote, bloco de cilindros, cilindros, carter, etc) e peças móveis (pistão, biela, árvore de manivelas) além do mecanismo de distribuição mecânica (árvore de comando, válvulas, etc).

Pistões: Exercem o movimento de subida e descida dentro dos cilindros do motor. Cada movimento do pistão é denominado curso. Os pontos extremos (alto e baixo) são chamados de PMS (Ponto Morto Superior) e PMI (Ponto Morto Inferior).

Árvore de manivelas: Também chamado de virabrequim ou girabrequim, tem por função, transformar os movimentos alternados dos pistões em movimentos circulares contínuos.

A haste de ligação entre o pistão e a árvore de manivelas é chamada de biela.

Os pistões trabalham dentro dos cilindros, que na maior parte dos motores estão alojados em um bloco, denominado “bloco de cilindros”.

Na parte superior do motor (no cabeçote) encontram-se as válvulas de

admissão e de escape. Num motor a quatro tempos, há no mínimo duas válvulas por cilindro. Neste caso, um motor de quatro cilindros possui oito válvulas.

A válvula de admissão está interligada ao coletor de admissão, que por sua vez, aloja o carburador ou corpo de borboleta (sistema de injeção eletrônica).

A válvula de escape está interligada ao coletor de escape e ao escapamento.

Resumindo:
1 tempo = 1 curso do pistão = 1/2 volta da árvore de manivelas ou 180 graus de giro.

Portanto:
4 tempos = 4 cursos do pistão = 2 voltas da árvore de manivelas ou 720 graus de giro

Como podemos observar, para que sejam efetuados os quatro tempos do motor, são necessários duas voltas da árvore de manivelas e quatro cursos do pistão.

Durante o funcionamento, o motor exerce quatro funções importantíssimas que são: admissão, compressão, explosão e escape. Coincidentemente, como temos quatro tempos e quatro funções, cada uma dessas funções caiu num tempo, ou seja, admissão no primeiro tempo, compressão no segundo tempo, explosão no terceiro tempo e escape no quarto tempo.

:: Primeiro tempo – admissão

O pistão, partindo do PMS para o PMI (movimento descendente) provoca uma queda de pressão no cilindro, o que provoca a aspiração dos gases de admissão.

Para que a admissão possa ser realizada, a válvula de admissão deve estar aberta e a de escape fechada.

Na figura ao lado, temos o ar penetrando pelo coletor e a válvula de injeção pulverizando o combustível na massa de ar.

A válvula de admissão permanece aberta durante todo o curso de descido do pistão. Quanto o pistão atingir o PMI, foi realizado um curso e meia volta da árvore de manivelas, ou seja, um tempo.

:: Segundo tempo – compressão

No segundo tempo, o pistão partirá do PMI para o PMS (movimento ascendente). A válvula de admissão e de escape ficarão fechadas. Com isso a mistura ar e combustível não tem como escapar do cilindro, sendo comprimidos pelo pistão.

Para um motor a gasolina, essa compressão poderá ser de 8 a 10 vezes maior que o seu volume na admissão, ou seja, será fortemente comprimido na câmara de explosão.

:: Terceiro tempo – explosão

No final do segundo tempo, através do sistema de ignição, é produzido uma centelha elétrica (faísca) nos eletrodos da vela. Com isso, iniciará o processo de inflamação dos gases.

Com a inflamação ocorrerá o aumente de temperatura e a dilatação dos gases. A pressão subirá rapidamente o que provocará a impulsão do pistão novamente para o PMI.

Durante todo o tempo de explosão, as duas válvulas se manterão fechadas.

O terceiro tempo também pode ser chamado de tempo motor, pois, é o único que realiza trabalho.

:: Quarto tempo – escape

Ao atingir o PMI, a válvula de escape começará a abrir-se e o pistão voltará para o PMS. Com isso, os gases queimados poderão sair para fora do cilindro, sendo capturados pelo coletor de escape.

No quarto tempo, somente a válvula de escape ficará aberta.

Quando o pistão atingir o PMS, a válvula de escape estará fechada e a de admissão iniciará sua abertura. Começa tudo de novo.

A partir daí o que ocorre é uma repetição, por isso, damos o nome de ciclo.