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Você sabe o que é o ciclo Otto em um motor?

Foi há mais de um século que o alemão Nikolaus Otto colocou em prática o ciclo teórico sob o qual ainda hoje trabalham boa parte dos motores a combustão

Não existe um único "pai" do automóvel. Esta apaixonante máquina, que transformou o mundo, nasceu das contribuições de várias mentes brilhantes. O seu desenvolvimento teve avanços e retrocessos, derivações impraticáveis e aplicações que perduraram por mais de um século. Desde as primeiras locomotivas a vapor de meados do século XVII, foi, por exemplo, necessário esperar até 1860 para que o francês Étienne Lenoir, com a invenção do motor de combustão interna, então à base de gás de iluminação, fabricasse o primeiro veículo automóvel digno desse nome. E que dizer de Nikolaus August Otto que, em 1876, patenteou o princípio dos motores de explosão a quatro tempos, reconhecido e aplicado até os dias de hoje?  

 

A fórmula do sucesso

Ao fim de mais de uma década de investigações, testes e protótipos fracassados, Otto conseguiu finalmente produzir o seu motor de combustão interna, aplicando o ciclo já anteriormente definido e patenteado pelo engenheiro francês Beaus de Rochas. Porém, foi o engenheiro alemão que teve o mérito de conseguir implementá-lo. E ele fez isso ao encontrar a fórmula que tornou possível gerir a mistura ar-combustível em um cilindro. Foi ela que permitiu que a combustão acontecesse de forma progressiva.

Com o tempo, o motor de ciclo Otto provou ser um dos motores térmicos com maior rendimento energético, aproveitando a energia da queima do combustível nos cilindros para gerar movimento que resulta em trabalho mecânico.

Ao contrário do que acontece, por exemplo, nas mecânicas Diesel, nos motores Otto a mistura ar-combustível, mesmo comprimida até ao ponto ideal (a taxa de compressão varia conforme o tipo de combustível), necessita de uma faísca (criada pelas velas) para dar início ao processo da queima. Este tipo de mecânica pode operar em dois ou quatro tempos, respeitando as várias etapas de funcionamento.

Os quatro tempos do ciclo Otto

O ciclo de quatro etapas definido por Otto na sua versão mais completa é habitualmente abreviada como admissão, compressão, expansão (ou combustão) e exaustão (ou escape).

Primeiro tempo - Admissão

Na primeira fase do ciclo, a válvula de admissão (entrada) está aberta, enquanto a válvula de escape (saída) permanece fechada. O pistão se move de forma a aumentar o volume da câmara de combustão, sendo que a mistura de combustível com o ar dá entrada no cilindro sob pressão praticamente constante. Daí que se diga que na fase de admissão ocorre uma transformação isobárica, isto é, uma transformação sob pressão constante.

Segundo tempo - Compressão

Neste segundo momento, as válvulas de admissão e de escape estão fechadas e o pistão realiza um movimento rápido, comprimindo a mistura ar-combustível. Essa ação leva a que ocorra um aumento de pressão e, consequente e simultaneamente, uma diminuição do volume da mistura. No fim dessa etapa, a pressão do sistema é cerca de nove vezes superior à pressão atmosférica.

Terceiro tempo - Explosão/Combustão

Na terceira etapa do ciclo Otto, as válvulas de admissão e escape continuam fechadas, enquanto o pistão sobe e a vela solta uma faísca, o que provoca a combustão da mistura. Por meio deste processo de queima, é obtida uma enorme quantidade de energia térmica, sendo parte dessa energia convertida num movimento mecânico. Graças a este fornecimento de calor, a pressão do sistema vai aumentar, forçando violentamente o pistão a fazer um movimento descendente, de modo a aumentar o volume do cilindro.

Quarto tempo - Exaustão

Neste momento final, na altura em que o pistão chega à posição de maior volume do cilindro, a válvula de escape se abre, mas a de admissão permanece fechada, o que faz com que o gás quente seja expulso da câmara de combustão, arrefecendo assim todo o sistema. Depois de acontecer esse arrefecimento, o pistão volta a subir, diminuindo o volume da câmara de combustão e expulsando os gases da queima, os quais serão libertados pelo sistema de escape. Logo que os gases são expulsos, o motor retorna à sua condição inicial, permitindo que o ciclo se reinicie.

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