O Motor a Combustão

Um motor a diesel convencional funciona em 4 tempos: aspiração, compressão, combustão e exaustão.

Na aspiração, o ar mantido no coletor de admissão é introduzido na câmara de combustão, por meio de uma válvula de admissão aberta. Em seguida, essa mesma válvula é fechada, possibilitando a compressão do ar através da elevação do pistão, que, indiretamente, eleva a temperatura da solução gasosa. Na etapa seguinte, o diesel é injetado, se inflama e aumenta a temperatura do sistema, fazendo com que os gases se expandam ainda mais, o que, então, move o pistão para baixo (gerando energia mecânica). Por fim, os gases produzidos na reação são expelidos por uma válvula de escape que se conecta ao escapamento do veículo. O processo é ilustrado pela figura I.

Figura I - Ciclo diesel em 4 tempos.

Apesar de também funcionar a partir do ciclo de Diesel, o motor V6 3.0 TDI 225cv, escolhido pelo grupo, possui peculiaridades, que o fazem mais eficiente que os motores comuns. Sua performance é resultado da tecnologia de Turbo Direct Injection (TDI), que consiste na ação conjunta de um turbocompressor e um sistema de injeção direta.

O turbo funciona a partir de um processo cíclico, que se inicia após a ignição. Os gases produzidos com a combustão, cujas as temperaturas são elevadas, movem uma turbina e, em seguida, são expelidos pelo escapamento. Essa, por sua vez, movimenta um compressor que pressuriza ar externo (em temperatura ambiente) e o direciona para o intercooler. O intercooler, então, resfria esse ar (que adquiriu calor no compressor), a partir da transferência de calor, e o introduz no cilindro, onde o processo se reinicia após a conclusão da combustão.

O turbocompressor tem como objetivo aumentar a massa de ar (mais especificamente a massa de oxigênio) que serve de reagente no processo, utilizando-se do aumento da densidade gasosa em função da diminuição de temperatura. Ou seja, seu papel é introduzir mais gás na câmara de combustão para que a explosão (expansão do gás) seja maior.

O sistema de injeção direta, por sua vez, é responsável por introduzir o diesel diretamente na câmara de combustão, sem que haja a necessidade de um coletor de admissão. O combustível é especificamente liberado nas partes mais quentes do cilindro, o que faz com que a queima seja feita de modo mais igual e completo.

Sob a análise da termodinâmica, os processos que resultam na combustão podem ser caracterizados a partir das transformações gasosas que provocam no sistema. O diagrama I representa essas alterações no volume e pressão.

Diagrama I - Pxv do ciclo diesel.

A aspiração é isobárica por aumentar o volume em função de pressão constante. Assim, é representada pela linha reta de E até A.

A compressão, por sua vez, resume-se pelo aumento de pressão em função da diminuição de volume. É um fenômeno adiabático, pois não há transferência de calor entres os meios externo e interno, sendo sua representação a curva que vai de A até B.

A combustão é um caso especial, pois pode ser caracterizada diferentemente de acordo com o momento. Primeiramente, quando o combustível diesel é introduzido, temos o aumento de volume em função de pressão constante, indicando uma transformação isobárica, dada por B até C. Já o momento da explosão é definido como adiabático e tem formato da curva que vai de C até D, pois o volume aumenta enquanto a