Comparando os motores a gasolina e a diesel: Faça um comparativo entre os motores a gasolina e a diesel, em relação aos seguintes aspectos: ciclos (diagramas
), transformações termodinâmicas, eficiências, substância de trabalho, ignição.
Passo 1
O enunciado pede um comparativo entre motores a gasolina e a diesel nos seguintes pontos:
- Ciclos termodinâmicos (diagramas
) - Transformações em cada ciclo
- Eficiências
- Substância de trabalho
- Tipo de ignição
Para isso, vamos usar o modelo de ciclo ideal Otto para gasolina e de ciclo ideal Diesel para motores a diesel, além das fórmulas-padrão de eficiência em ciclos de aproximação de gás perfeito.
Passo 2
Análise do motor a gasolina (ciclo Otto ideal):
. Ciclo
: formato aproximado de losango com dois ramos quase verticais (isochoras) e dois ramos quase inclinados (adiabáticos).
. Transformações (
tempos convertidos em
processos):
–
: compressão adiabática (sem troca de calor) da mistura ar-combustível.
–
: aquecimento isocórico (centelha gera combustão rápida, volume constante).
–
: expansão adiabática (fornece trabalho útil).
–
: resfriamento isocórico (rejeição de calor para o escapamento e para a carcaça).
. Eficiência teórica: depende só da taxa de compressão
e do expoente adiabático
Passo 3
Análise do motor a diesel (ciclo Diesel ideal):
. Ciclo
: parecendo um trapézio, com um ramo de pressão praticamente horizontal (isobára).
. Transformações (
processos ideais):
–
: compressão adiabática do ar puro (sem combustível ainda).
–
: adição de calor a pressão constante (injeção de diesel, volume aumenta).
–
: expansão adiabática (trabalho útil).
–
: rejeição de calor isocórica (resfriamento do gás residual).
. Eficiência teórica: além de
e
, aparece a razão de corte
Passo 4
Comparação direta:
- Formato
: Otto tem aquecimento isocórico (ramos verticais), Diesel tem aquecimento isobárico (ramo horizontal). - Transformações: Otto troca calor num volume constante; Diesel, num nível de pressão constante.
- Eficiência: para mesma
, tipicamente porque o calor é introduzido a pressão mais alta e Diesel opera com maior sem risco de pré-ignição. - Substância de trabalho: Otto mistura antes da compressão; Diesel comprime só ar e depois injeta combustível, permitindo razões de ar-combustível mais altas (combustão mais magra).
- Ignição: Otto usa faísca; Diesel usa calor de compressão (ignição espontânea), o que impõe maiores taxas de compressão em motores diesel.
Resposta
Motor a gasolina (ciclo Otto):
- Ciclo
: losango com ramos isocóricos e adiabáticos. - Processos: adiabático
isocórico adiabático isocórico. -
. - Substância de trabalho: mistura ar-gasolina.
- Ignição: spark ignition.
Motor a diesel (ciclo Diesel):
- Ciclo
: trapézio com ramo isobárico. - Processos: adiabático
isobárico adiabático isocórico. -
. - Substância de trabalho: ar comprimido
injeção de diesel. - Ignição: compression ignition.