Motor Ciclo Otto: entenda o funcionamento

O automóvel como conhecemos hoje é fruto de um longo processo de evolução que começou na criação dos primeiros motores a combustão no século XVIII, movidos à lenha.

Em 1876, Nikolaus August Otto, engenheiro alemão que viveu entre 1832 e 1891, apresentou seu protótipo de motor quatro (4) tempos movido a benzeno, mas teve sua patente revogada em 1886, pois o francês Beaus de Rochas já havia registrado uma patente com motores que utilizavam o mesmo princípio. O projeto teve grande aceitação pelo fato de ser mais eficiente e silencioso que os motores concorrentes a vapor.

Os primeiros motores eram movidos a gás e somente após alguns anos e evolução da tecnologia, eles foram aperfeiçoados aos modelos movidos à gasolina com admissão de ar (1889). Otto, após anos de testes e fracassos, conseguiu aperfeiçoar o ciclo já patenteado por Beaus, produzindo um motor de combustão interna, tendo assim o mérito da implantação da tecnologia.

Funcionamento do motor ciclo Otto

O modelo ciclo Otto é composto por quatro ordens reversíveis internamente:

  • Admissão isobária
  • Compressão adiabática
  • Expansão adiabática
  • Exaustão isobárica

Componentes do motor ciclo Otto

Para que o motor funcione devem-se destacar alguns dos elementos necessários para tal:

  • As válvulas que funcionam controlando a entrada e saída de ar/gás de escape
  • A vela que emite a faísca necessária para queimar a mistura ar/combustível comprimida
  • O virabrequim no interior do motor que possui várias funções, como acionar as válvulas, sincronizar os pistões e transmitir a energia mecânica resultante da explosão dentro do cilindro para a caixa de câmbio.

Os motores ciclo Otto são chamados de motores quatro tempos já que funcionam com um ciclo de quatro etapas: admissão, compressão expansão/explosão e escape.

Na figura abaixo, as etapas estão representadas em um corte lateral do processo do ciclo Otto.

Os motores a combustão interna do ciclo Otto ou Diesel, que foram implantados no século XIX, são compostos de no mínimo um cilindro, pistão e diversas peças móveis, mostradas na figura a seguir.

Etapas do motor ciclo Otto

Admissão

Conhecida como a primeira fase, no momento de admissão a válvula de se abre permitindo a entrada de ar e combustível enquanto a válvula de escape está fechada. O pistão então se move a fim de aumentar o volume da câmara de combustão, assim a mistura de ar e combustível, suprimida através do injetor, entra no cilindro sob pressão praticamente constante.

Em função desta etapa, é dito que durante a admissão ocorre uma transformação isobárica, ou seja, uma transformação sob pressão permanente.

Compressão

Nesta etapa tanto a válvula de escape como a de admissão estão fechadas enquanto o pistão sobe, comprimindo a mistura ar/combustível. Consequentemente a pressão no cilindro aumenta e diminui de volume ao mesmo tempo.

Ao fim desse processo, a pressão no sistema é cerca de nove (9) vezes maior que a pressão atmosférica (1 atm).

Expansão/ Explosão (Ignição)

Na terceira etapa do processo, as válvulas continuam fechadas e com a subida do pistão na fase final da compressão, a vela de ignição solta uma faísca provocando a explosão da mistura ar/combustível dentro do cilindro.

Em função da queima, é gerada uma grande quantidade de energia térmica e parte dessa energia é convertida em trabalho mecânico. Com a explosão, a temperatura e a pressão dentro do cilindro aumentam empurrando drasticamente o pistão para baixo, aumentando o volume do cilindro.

Exaustão

Na última etapa do processo o pistão alcança o ponto de maior volume do cilindro. Neste momento a válvula de escape é aberta enquanto a da admissão continua fechada. Isso faz com que o gás quente (e menos denso) resultante da queima, seja repelido da câmara de combustão, resfriando o sistema.

Após a saída do gás quente, o pistão novamente sobe para diminuir o volume na câmara de combustão, levando o restante do gás para fora do motor até o sistema de escapamento.

Após os gases serem expulsos, o motor retorna a sua condição inicial, começando o processo novamente.

No manual Simplo, inclusive, você encontra informações técnicas sobre motores ciclo Otto e os sistemas de injeção das principais montadoras mundiais.