Este applet consiste na representação teórica do diagrama de Clapeyron do ciclo de Beau de Rochas, que corresponde ao funcionamento do motor de explosão a 4 tempos.
Primeiro tempo: Admissão P → A
A descida do pistão e a abertura da válvula de admissão permite a entrada no cilindro da mistura do ar e do carburante à pressão e temperatura ambiente. Os volumes extremos são Vb (ponto alto) e Va ponto baixo). A relação Va/Vb é a taxa de compressão volumétrica. As condições iniciais no ponto A são Pa = 1, Va e Ta = 300K.
Segundo tempo : Compressão A → B
O mecanismo de movimento do pistão comprime o gás de forma isentrópica. A pressão Pb deduz-se de: Pb.Vb&gamma = Pa.Va&gamma. A temperatura Tb deduz-se de: Tb.Vb&gamma-1 = Ta.Va&gamma-1.
Terceiro tempo: Ignição e expansão B → C → D
Após a explosão a temperatura é bastante elevada na câmara de combustão . Ela depende da taxa de compressão e da natureza do combustível. 1800 K é uma ordem de gramdeza realista.
A pressão Pc deduz-se de: Pb.Vb = Pc.Vc
Após a explosão, ocorre a expansão (tempo de trabalho do ciclo). Este é isentrópico. A pressão em D é dada por Pd = Pc.(Vc/Vd)&gamma, e a temperatura por : Td = Tc.(Vc/Vd)&gamma-1
Quarto tempo : Escape D → A → P
Em D, a válvula de escape está aberta. Os gases de escape passam por uma expansão DA, em princípio isócora.
Neste ciclo as transformações PA e AP são de sentidos inversos, devendo ser tomado em conta o contorno de ABCD.
O rendimento é &eta = 1 - Ta/Tb. Mostre que este é somente função da taxa de compressão.
O ciclo real de um motor a 4 tempos é consideravelmente diferente deste diagrama teórico: AP é na realidade um ciclo no qual não existem pontos ABCD.
Utilização:
Nas
caixas de entrada activas podem ser alterados (com valores razoáveis)
os valores dos parâmetros Va (cm3), Vb (cm3), Tc (K).
Não esquecer
a Validação do último valor de entrada.
Os
valores admitidos pelo programa são: 1500 K < Tc < 2000 K, 30 <
Vb < 60, 200 < Va < 270. (No caso de entrada de valores fora destes limites, são assumidos outros valores por defeito).
As
caixas de entrada inactivas apresentam os valores de P, V,
T nas extremidades do ciclo.
Carregando no botão direito
do rato a animação pára, para retomá-la basta largá-lo.
Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles
Université du Maine - Le Mans
Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Outubro de 2010
