Termodinâmica Ciclo Atkinson e Wankel PDF

Preview

Summary

Artigo crítico sobre os videos do canal Márcio Murta onde o mesmo explicava o funcionamento de motores de Ciclo Atkinson e Wankel....

Description

Este trabalho se trata sobre uma análise crítica de 2 vídeos onde o primeiro se resume a uma análise de um motor de ciclo Atkinson enquanto o segundo se refere a análise de ciclo Wankel ou motor rotativo. Para fazer uma análise do primeiro vídeo onde se fala sobre ciclo Atkinson é necessário antes fazer uma análise sobre ciclo Otto pois os dois são fisicamente iguais. O ciclo Otto funciona basicamente em 4 etapas (4 tempos): na primeira etapa chamada de admissão ocorre a entrada da mistura ar combustível através da válvula da admissão controlada pelo comando de válvulas localizado no cabeçote enquanto o pistão realiza um movimento de descida em direção ao ponto morto inferior (PMI), na segunda etapa o eixo virabrequim que é responsável por transformar o movimento de subida e descida do pistão em rotação da meia volta elevando o pistão em direção ao ponto morto superior (PMS) realizando uma compressão da mistura ar combustível enquanto as válvulas de admissão e exaustão se encontram fechadas, na terceira etapa ocorre a combustão dessa mistura comprimida através da vela de ignição realizando trabalho e “empurrando” o pistão para baixo proporcionando rotação ao eixo virabrequim e, por último, na quarta etapa acontece a exaustão que é quando o pistão “sobe” novamente assim como acontece na compressão porém dessa vez com a válvula de exaustão aberta com o objetivo de retirar todos os gases da combustão para que o ciclo possa ser iniciado novamente. O ciclo Atkinson é muito semelhante ao ciclo Otto mas com uma diferença, a primeira etapa do ciclo (Admissão) não se encerra quando o pistão chega em PMI como acontece em Otto, na verdade a válvula de admissão fica aberta mesmo quando o pistão começa a subir novamente durante um certo período comprometendo sua fase de compressão e “expulsando” uma parte da mistura ar combustível para o próprio coletor de admissão, o resultado disso é um aumento do rendimento, pois quando inicia-se a fase de compressão o pistão tem menos “resistência” para comprimir o menor volume de mistura e consequentemente consome menos trabalho para realizar a compressão e também, como consequência desse prolongamento na admissão, pode-se dizer que o motor de ciclo Atkinson gera menos potência e torque (principalmente em baixas rotações) do que um motor de ciclo Otto que possui as mesmas dimensões. O autor do vídeo, Márcio Murta, explica corretamente ao dizer que essa diferença na fase de admissão é devido ao comando de válvulas projetado para prolongar a abertura da válvula de admissão e também ele está correto ao dizer que o motor de ciclo Atkinson é encontrado mais em veículos híbridos por possuir uma deficiência principalmente em torque em baixas rotações que é onde o motor elétrico do sistema híbrido atuaria preferencialmente.

Para analisarmos o motor ciclo de ciclo Wankel ou rotativo apresentado no segundo vídeo é preciso entender como ele funciona mecanicamente. Os quatro tempos (Admissão, Compressão, Combustão e Exaustão) também estão presentes neste ciclo assim como no ciclo Otto porém ocorrendo de maneira totalmente diferente. Seu funcionamento é bastante simples, as partes móveis do motor se resumem em eixo excêntrico (responsável por transferir a rotação do rotor para o volante assim como seria o eixo virabrequim para o ciclo Otto), engrenagem fixa (responsável por conectar e multiplicar as rotações do rotor para o eixo excêntrico) e o rotor que vai transformar a energia liberada pela queima do combustível em energia cinética para o eixo. Uma das características do motor Wankel em relação ao Otto é que como o rotor se movimenta na mesma direção, ao contrário do pistão que se movimenta em diferentes direções, é possível alcançar altíssimas rotações resultando em potência mais alta. Há quem ainda insista em comparar a potência dos motores 13b da Mazda que possui dois rotores a um motor 6 cilindros convencional mesmo que os dois tipos funcionem de maneira diferente e um não apresente qualquer relação com o outro. Por conta da geometria do rotor que se assemelha a um triângulo equilátero de bases arredondadas (para gerar mais compressão) pode-se concluir o que contribui ou não para o rendimento do motor. O fato de que o rotor possui várias arestas de vedação deixa claro o alto desgaste presente entre o rotor e a parede interna do bloco do motor não contribuindo para seu rendimento e vida útil dos materiais sendo preciso a utilização de óleo para motores 2 tempos para amenizar esse atrito. Analisando o segundo vídeo e observando as conclusões feitas pelo próprio autor é possível destacar uma certa confusão ao definir como é feito o cálculo de volume interno do motor onde o mesmo tenta justificar que o motor 13b pode ser considerado um 3.9 e não um 1.3 litros declarado pela própria Mazda, a questão é que por falta de conhecimento técnico do autor o cálculo é feito sobre o volume interno que realiza trabalho de fato (na fase da combustão), ou seja, os outros dois espaços podem estar realizando admissão, compressão ou exaustão e por isso não estão realizando trabalhando. Por tanto, o cálculo correto seria os 650 cm3 do primeiro “cilindro” mais 650 cm3 do segundo “cilindro”, ou seja, 1300 cm3 ou 1.3 litros declarado oficialmente pela Mazda....