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Motor a gasolina ou a diesel?



Alguma vez você abriu o capô do seu carro e ficou imaginando o que acontece lá dentro? Para quem não entende do assunto o motor de um carro pode parecer uma salada de metal, tubos e fios. Pode ser só curiosidade, ou você talvez queira comprar um carro novo e tenha ouvido algo como "3.0 V6", "duplo comando no cabeçote" ou "injeção multiponto". Que coisas são essas?
Não pare de ler este artigo, que explica o conceito básico de um motor e depois mostra em detalhes como todas as peças se ajustam, o que pode dar errado e como melhorar o desempenho.
O propósito do motor de um carro a gasolina (ou álcool, ou gás) é transformar em movimento o combustível - isso vai fazer o carro andar. O modo mais fácil de criar movimento a partir da gasolina é queimá-la dentro de um motor. Portanto, o motor de carro é um motor de combustão interna - combustão que ocorre internamente. Duas observações:
há vários tipos de motores de combustão interna, também chamados de motores a explosão. Motores a diesel são um tipo e turbinas a gás são outro. Leia também os artigos sobre motores Hemi, motores rotativos e motores 2 tempos. Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens;

também existem motores de combustão externa. O motor a vapor de trens antigos e navios a vapor é o melhor exemplo de motor de combustão externa. O combustível (carvão, madeira, óleo ou outro) é queimado fora do motor para produzir vapor, e este gera movimento dentro do motor. A combustão interna é muito mais eficiente (gasta menos combustível por quilômetro) do que a combustão externa, e o motor de combustão interna é bem menor que um motor equivalente de combustão externa. Isso explica por que não vemos carros da Ford e da GM usando motores a vapor.

Quase todos os carros atuais usam motor de combustão interna a pistão porque esse motor é:

relativamente eficiente (comparado com um motor de combustão externa)
relativamente barato (comparado com uma turbina a gás)
relativamente fácil de abastecer (comparado com um carro elétrico)

Essas vantagens superam qualquer outra tecnologia existente para fazer um carro rodar.
Combustão interna:
Quase todos os carros atualmente usam o que é chamado de ciclo de combustão de 4 tempos para converter a gasolina em movimento. Ele também é conhecido como ciclo Otto, em homenagem a Nikolaus Otto, que o inventou em 1867. Os 4 tempos estão ilustrados na Figura 1. Eles são

Admissão
Compressão
Combustão
Escapamento
Como funciona os tempos de um motor a gasolina?
A válvula de admissão se abre enquanto o pistão se move para baixo, levando o cilindro a aspirar e se encher de ar e combustível. Essa fase é a admissão. Somente uma pequena gota de gasolina precisa ser misturada ao ar para que funcione.
O pistão volta para comprimir a mistura ar-combustível. É a compressão, que torna a explosão mais potente.
Quando o pistão atinge o topo do seu curso, a vela de ignição solta uma centelha para inflamar a gasolina. A gasolina no cilindro entra em combustão, aumentando rapidamente de volume e empurrando o pistão para baixo.
Assim que o pistão atinge a parte de baixo do seu curso, a válvula de escapamento se abre e os gases queimados deixam o cilindro através do tubo existente para esse fim.

Agora o motor está pronto para o próximo ciclo, aspirando novamente ar e combustível.
Observe que o movimento que resulta de um motor de combustão interna é rotativo, embora os pistões se movam de forma linear, da mesma forma que o canhão de batata. Em um motor o movimento linear dos pistões é convertido em movimento rotativo pelo virabrequim. É esse movimento rotativo que permite fazer as rodas dos carros girarem.

Motor a diesel.

Um dos artigos mais populares do HowStuffWorks é Como funcionam os motores de carros, que explica os princípios básicos por trás da combustão interna, analisa o ciclo de quatro tempos e fala sobre todos os subsistemas que ajudam o motor do seu carro a fazer o seu trabalho. Por um longo tempo depois que publicamos aquele artigo, o que mais foi questionado (e uma das sugestões mais freqüentes) foi: "Qual é a diferença entre um motor a gasolina e um a diesel?"
Rudolf Diesel desenvolveu a idéia do motor a diesel e obteve a sua patente alemã em 1892. Seu objetivo era criar um motor de alta eficiência. Motores a gasolina foram inventados em 1876 e, especialmente naquela época, não eram muito eficientes.

As principais diferenças entre o motor a gasolina e o a diesel são:

Um motor a gasolina aspira uma mistura de gasolina e ar, comprime-a e faz a ignição com uma centelha. Um motor a diesel puxa o ar, comprime-o e então injeta o combustível no ar comprimido, o calor do ar comprimido inflama o combustível espontaneamente.
VEJA ANIMAÇÃO:



Um motor a gasolina comprime a uma taxa de 8:1 a 12:1, enquanto um motor a diesel comprime de 14:1 a 25:1. A taxa de compressão mais alta do motor a diesel leva a uma eficiência maior.

Motores a gasolina geralmente usam carburação, na qual o ar e o combustível são misturados bem antes do ar entrar no cilindro, ou injeção de combustível no duto de admissão, no qual o combustível é injetado imediatamente antes do tempo de aspiração (fora do cilindro). Os motores a diesel usam injeção direta de combustível o óleo diesel é injetado diretamente no cilindro.
O motor a diesel não tem vela, ele aspira o ar e o comprime, e então injeta o combustível diretamente na câmara de combustão (injeção direta). É o calor do ar comprimido que inflama o combustível num motor a diesel.

Em um motor a diesel o injetor é o componente mais complexo, e tem sido objeto de um grande número de experimentos. Em um dado motor, ele pode ser colocado em diversos lugares. O injetor tem que ser capaz de suportar a temperatura e a pressão dentro do cilindro e ainda passar o combustível como uma fina névoa. Fazer a mistura circular no cilindro de maneira uniformemente distribuída também é um problema, de modo que alguns motores a diesel utilizam válvulas de admissão especiais, câmaras de pré-combustão ou outros dispositivos que produzam um turbilhão de ar na câmara de combustão ou, de alguma forma, melhorem o processo de ignição e combustão.
A grande diferença entre um motor a diesel e um a gasolina está no processo de injeção. A maioria dos motores de carros usa injeção antes da válvula de admissão ou um carburador, em vez de injeção direta. Portanto, em um motor de carro, todo o combustível é carregado para dentro do cilindro durante o tempo de aspiração e, então, comprimido. A compressão da mistura ar/combustível limita a taxa de compressão do motor - se ela comprime o ar demais, a mistura sofre ignição espontânea depois da ignição e provoca detonação. Um motor a diesel comprime apenas o ar, de modo que a taxa de compressão pode ser muito maior. Quanto maior a taxa de compressão, maior a potência gerada.

Alguns motores a diesel contêm algum tipo de vela de incandescência (não mostrado nesta figura). Quando um motor a diesel está frio, o processo de compressão pode não ser capaz de elevar a temperatura do ar o suficiente para inflamar o combustível. A vela de incandescência é um fio aquecido eletricamente (pense nos fios quentes que você vê em uma torradeira) que aquece a câmara de combustão e aumenta a temperatura do ar quando o motor está frio, de modo que o motor possa funcionar. De acordo com Cley Brotherton, técnico de equipamentos pesados da Journeyman:

Em um motor moderno, todas as funções são controladas pelo módulo de controle eletrônico, ou ECM, em comunicação com um sofisticado conjunto de sensores, medindo tudo, desde rpm até temperaturas do líquido refrigerante e do óleo, e até a posição do motor (isto é, o ponto-morto superior). Hoje é raro usar velas de incandescência em motores maiores. O ECM mede a temperatura do ar ambiente e retarda a injeção do motor em tempo frio, para que o injetor borrife o combustível um pouco mais tarde. O ar no cilindro é mais comprimido, criando mais calor, o que ajuda na partida.

Os motores menores e os motores que não têm esse avançado controle computadorizado usam velas de incandescência para resolver o problema da partida a frio.

Diesel
Se alguma vez você comparou o diesel e a gasolina, sabe que são diferentes, até no cheiro. O diesel é mais pesado e mais oleoso, evapora muito mais devagar do que a gasolina e o seu ponto de ebulição é mais alto que o da água. Freqüentemente referem-se a ele como "óleo diesel", por ser tão oleoso.
O Diesel evapora mais devagar porque é mais pesado, ele contém mais átomos de carbono em cadeias mais longas do que as da gasolina (a gasolina é tipicamente C9H20, enquanto o diesel é tipicamente C14H30). É exigido menos refino para produzir diesel, sendo este o motivo do diesel ser mais barato que a gasolina.

O diesel tem uma densidade energética mais alta do que a gasolina. Em média, 1 galão (3,785 litros) de diesel contém aproximadamente 155 x 106 joules (147 mil BTU), enquanto 1 galão de gasolina contém 132 x 106 joules (125 mil BTU). Isto, combinado com a maior eficiência dos motores a diesel, explica por que eles obtêm uma melhor quilometragem por litro do que motores a gasolina equivalentes.

Fonte: http://www.hsw.uol.com.br/

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Sou professor da rede privada de ensino lecionando as disciplinas Física, Química, Matemática e Ciências no COLÉGIO EFETIVO/MARTINS - RN. Graduado em Ciências com habilitação em Matemática - Licenciatura Plena - pela Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - UERN -, graduado em Física - Licenciatura Plena - pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN. Professor de Física aplicada a radiologia, física aplicada ao petróleo e gás e Desenho técnico de cursos técnicos ministrados pela CENPE cursos, unidade Patu RN

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