Entendendo o motor de um carro

Você já se perguntou: “Como funciona o motor de um carro?” Se sim e se não, eu vou lhe dizer o funcionamento. Tudo começa no combustível, que é a fonte primária de energia que permite que o carro funcione. Gasolina, álcool, diesel e gás natural podem reagir com o oxigênio e produzir calor pela reação de combustão.

O automóvel convencional é um motor movido a explosão, envolto por uma cabine com rodas. Isso nos permite classificá-lo fisicamente como uma máquina térmica que converte a energia química do combustível em trabalho. O efeito disso é o deslocamento do veículo.

Hoje em dia a maior parte dos motores usam o Ciclo Otto (ou ciclo a 4 tempos), que é composto pela admissão, compressão, explosão e escape. Passo a explicar:

Primeiro tempo: admissão

Para que o combustível atinja as características explosivas necessárias ao funcionamento do ciclo, é necessário que ele seja misturado a uma quantidade de ar.

Para isso, o pistão que estava no ponto morto superior desce, criando um vácuo parcial no cilindro, que suga o ar atmosférico enquanto recebe o combustível do sistema de injeção através da válvula de admissão aberta. Essa mistura combustível-ar obedece a uma proporção definida, controlada pela injeção eletrônica ou pelo carburador. Ao fim do tempo de admissão, o pistão encontra-se no ponto morto inferior e todo volume do cilindro está ocupado pela mistura combustível-ar.

Segundo tempo: compressão

O pistão que estava no ponto morto inferior sobe até o ponto morto superior com as válvulas de admissão e escape fechadas. Com este movimento, a mistura combustível-ar é comprimida, alcançando a capacidade ideal de explosão. A relação entre a pressão final e a pressão inicial da mistura combustível-ar durante o tempo de compressão é chamada de taxa de compressão, sendo comumente expressa na forma 11: 1, 10: 1, 9:1 (onze por um, dez por um, nove por um) etc. Ao final do segundo tempo, o pistão atinge o ponto morto superior e a mistura está comprimida e pronta para explodir.

Terceiro tempo: explosão ou ignição

Este é o único tempo verdadeiramente motor do ciclo. Nele a mistura combustível-ar entra em ignição e explode. Nos motores do Ciclo Otto, essa ignição é provocada por uma faísca emitida pela vela (nos motores de Ciclo Diesel a explosão ocorre ao fim do tempo de compressão como resultado do aumento da temperatura em função do aumento da pressão, sem necessidade de emissão de faísca).

Com a explosão, a energia química do combustível se transforma em calor e energia mecânica sob a forma de pressão, que por sua vez causa a expansão do gás, conforme a Lei Geral dos Gases Perfeitos ajustada para condições não ideais.

A pressão desloca o pistão do ponto morto superior para o inferior, que no trajeto produz o trabalho representado pelo produto da pressão interna pelo volume do cilindro.

Quarto tempo: escape

A válvula de escape se abre, o pistão sobe do ponto morto inferior para o superior e os gases de combustão são expelidos para o sistema de escapamento.

Geralmente quando alguém dá partida no carro, não se preocupa com a voltagem e a amperagem necessárias para que o motor de arranque rompa a inércia do sistema, nem com o coeficiente de atrito entre as bronzinas e a manivela, nem mesmo com a estequiometria da mistura combustível-ar necessária para sustentar o Ciclo Otto nas partidas a frio. Mesmo assim, cada vez alguém dá partida, presta tributo aos físicos que se preocuparam com tudo isto.

Fonte: http://carros.hsw.uol.com.br/motores-de-carros.htm