Um motor de
de cilindrada, de quatro cilindros, quatro tempos, é testado num dinamômetro hidráulico à rotação de 2.000 rpm e o torque lido é
. No teste de consumo pelo método das pesagens, verificou-se que 145 g de combustível de
são consumidos em 66 s . A relação combustível-ar é 0,06. Desligando-se sucessivamente as velas de cada cilindro, uma de cada vez, os torques lidos são: 8,
m.kgf, mantida a rotação de 2.000 rpm. Pede-se: b) A eficiência volumétrica, se a densidade do ar ambiente for
;
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um motor de 2.500 cm³, com quatro cilindros e funcionando em quatro tempos. A gente precisa calcular a eficiência volumétrica desse motor. Para isso, vamos precisar entender como a eficiência volumétrica está relacionada à quantidade de ar que o motor consegue aspirar comparado com o máximo que ele teoricamente poderia. Vamos usar a densidade do ar ambiente fornecida para ajudar nos cálculos.
Passo 2
Primeiro, vamos converter o volume de deslocamento do motor de centímetros cúbicos para metros cúbicos, porque a densidade do ar está em kg/m³. Sabemos que:
Então,
Passo 3
Como o motor tem quatro cilindros, o volume total deslocado por ciclo completo é:
Passo 4
A eficiência volumétrica (
) é dada pela razão entre o volume real de ar que entra no motor e o volume teórico máximo que o motor poderia aspirar. A fórmula é:
Passo 5
Primeiro, vamos calcular o volume teórico máximo de ar que o motor pode aspirar por minuto. Sabemos que o motor está funcionando a 2.000 rpm (rotações por minuto). Em um motor de quatro tempos, a cada duas rotações do virabrequim ocorre um ciclo completo (admissão, compressão, combustão e escape). Então, o número de ciclos por minuto é:
Passo 6
Logo, o volume teórico máximo de ar por minuto é:
Passo 7
Agora, para encontrar o volume real de ar que está entrando no motor, usamos a relação ar-combustível fornecida, que é 0,06. Sabemos que:
Primeiro, encontramos a massa de combustível consumido por minuto. Sabemos que 145 g de combustível são consumidos em 66 segundos. Convertendo para minutos:
Então, a massa de ar é:
Passo 8
Convertendo a massa de ar para volume usando a densidade do ar ambiente (1,1 kg/m³):
Passo 9
Agora, calculamos a eficiência volumétrica:
Resposta
A eficiência volumétrica do motor é aproximadamente 0,072%.