Qual é a diferença básica entre processo de ignição em um motor de ignição por faísca e em um motor de ignição espontânea? Por que um motor de ignição por faísca, usando seus combustíveis usuais, não pode ser operado com ignição espontânea ou por compressão?

Passo 1

Beleza, o exercício pergunta qual é a diferença básica entre o processo de ignição num motor de ignição por faísca (SI – Spark Ignition) e num motor de ignição espontânea por compressão (CI – Compression Ignition), e por que um motor SI não pode simplesmente virar um CI usando gasolina. O conteúdo é motores de combustão interna, foco em ignição e propriedades dos combustíveis (número de octano x número de cetano) e razão de compressão. Vamos precisar entender:
  • Como funciona a faísca nos motores SI;
  • Como funciona a autoignição por compressão nos motores CI;
  • Por que a gasolina é formulada para não autoignitar em compressões moderadas.

Passo 2

Nos motores SI (a gasolina, etanol, etc.), a mistura ar-combustível é comprimida até uma razão moderada, tipo rapprox8:1 a 12:1. Aí, uma vela de ignição solta uma faísca bem no ponto certo para iniciar a queima. A teoria é simples: a faísca gera uma pequena chama e essa chama se propaga pelo resto da mistura, liberando energia de forma controlada. Só que essa mistura é feita de combustível com alto número de octano, ou seja, bem resistente à autoignição antes da faísca.

Passo 3

Já nos motores CI (diesel), não existe vela de ignição. A mistura é só ar até o fim da compressão, chegando a temperaturas tipo 500 °C ou mais. No momento crítico, o combustível diesel (com alto número de cetano, que significa “autoignita fácil”) é injetado direto na câmara quente e, por estar ali, autoignita imediatamente. A razão de compressão é bem maior, algo como rapprox14:1 a 22:1, para garantir essa temperatura.

Passo 4

Por que não rola um motor SI virar CI com gasolina? Três motivos principais:
  1. Gasolina tem número de cetano baixo: mesmo com muito calor de compressão ela não autoignita direitinho, fica emperrando ou misturando pontos de ignição (knock).
  2. A temperatura alcançada com rapprox12:1 não é suficiente pra autoignitar gasolina de forma confiável. Você precisaria jogar a razão de compressão lá em cima, tipo >18:1, e aí o motor nem aguenta, funde pistão, estoura biela…
  3. Se você aumentasse a compressão pra tentar forçar a vista, rolava pré-ignição e detonação fora de controle, o famoso “batida de pino”, que destroi o motor.

Resposta

A diferença básica é: motor SI usa uma faísca para iniciar a queima de combustível resistente à autoignição; motor CI usa compressão alta e combustível com boa capacidade de autoignição. Um motor SI não pode ser operado em ignição espontânea com seus combustíveis usuais porque a gasolina não autoignita bem em compressões moderadas (baixo número de cetano) e elevar demais essa compressão causa pré-ignição, detonação e danos mecânicos.

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