A razão de compressão exercida nesse cilindro quando o pistão passa do PMI para o PMS é exatamente quantas vezes o volume do cilindro É maior que a cãmara do combustão.
Então,podemos concluir que taxa de compressão é a pressão que o pistão irá impor ao comprimir todo o volume armazenado no cilindro,em relação ao tamanho da câmara de combustão.Na prática,quando falamos que a taxa de compressão de um motor é de 10 por 1,mostramos que a mistura será comprimida em 10 vezes o tamanho da câmara.É nessa hora que se vê a importância de um cálculo bem feito para que se tenha pleno aproveitamento do motor,gerando melhor combustão na câmara e controle sobre a eficiência termodinâmica.
A taxa de compressão está diretamente ligada ao combustível utilizado.Como regra geral,podemos dizer que nos motores a gasolina gira em torno de 8,5:1 quando originais carburados,e 10:1 em originais injetados,não devendo ultrapassar a marca dos 11,5:1 em preparados.
Já nos motores a álcool varia em torno de 12:1 podendo chegar aos 14:1 quando preparado.
vInicialmente definirei o que é a cilindrada (volume deslocado no interior do cilindro) e taxa de compressão. A próxima figura representa o início do primeiro tempo, quando o volume no interior do cilindro é mínimo com o pistao próximo da válvula de admissão aberta e da válvula de escape fechada. Em seguida o pistão se deslocará de modo a aumentar o volume no interior do cilindro aspirando ar e combustível (motor Otto) ou apenas ar (motor Diesel).
A figura seguinte representa o pistão maximamente afastado da parte superior do cilindro quando então a válvula de admissão se fecha. A diferença entre este volume máximo e o volume mínimo da figura anterior é o volume deslocado ou cilindrada. Se o motor tiver mais de um cilindro a cilindrada do motor é a cilindrada de um único cilindro multiplicada pelo número de cilindros. Um motor de 2,0 L e quatro cilindros possui 0,5 L de cilindrada em cada um dos cilindros.
A figura seguinte representa o pistão maximamente afastado da parte superior do cilindro quando então a válvula de admissão se fecha. A diferença entre este volume máximo e o volume mínimo da figura anterior é o volume deslocado ou cilindrada. Se o motor tiver mais de um cilindro a cilindrada do motor é a cilindrada de um único cilindro multiplicada pelo número de cilindros. Um motor de 2,0 L e quatro cilindros possui 0,5 L de cilindrada em cada um dos cilindros.
Quando o pistão, com as duas válvulas fechadas, reduz-se o volume no interior do cilindro (tempo de compressão) a taxa de compressão é definida como a razão entre o volume máximo e o volume mínimo.
Uma taxa de compressão de 10 (típica para motores Otto a gasolina) significa que o gás no interior do cilindro tem seu volume reduzido por 10 vezes. Como a mistura de ar é combustível sofre esta compressão rapidamente, a pressão de fato se eleva mais do que por um fator de 10, atingindo uma pressão mais de 20 vezes maior do que a pressão no início do tempo de compressão. Concomitantemente a temperatura também se eleva.
Nos motores do tipo Diesel a taxa de compressão é cerca de 20 ou maior, atingindo-se no final da compressão pressões mais de 60 vezes a pressão no início da compressão e altas temperaturas. A injeção do combustível para dentro deste gás altamente aquecido é seguida de combustão por auto ignição e expansão dos gases. É o terceiro tempo, o tempo de expansão. Nos motores Otto a queima da mistura de ar e combustível inicia-se no final da compressão por se produzir uma centelha elétrica na vela de ignição.
Na etapa que segue o tempo de compressão ocorre a queima da da mistura, com grande elevação da pressão (explosão) e em seguida o tempo de expansão. É na expansão do gás à alta pressão e temperatura que efetivamente o motor realiza trabalho, desenvolve potência mecânica. Em todas as outras etapas há absorça de trabalho pelo motor e, portanto, na etapa de expansão deve ocorrer uma realização de trabalho que compense e exceda todas as outras etapas em que há absorça de trabalho por este sistema.
O trabalho máximo que se pode obter na expansão depende da quantidade máxima de combustível que pode ser queimado e esta quantidade máxima a ser queimada é tanto maior quanto maior a massa de ar introduzida no cilindro na admissão. Daí se entende facilmente que o trabalho máximo realizado na expansão, que é possível devido a queima do combustível, será maior se a cilindrada domotor for maior. A pressão no interior do motor no final da expansão também é relevante pois esta esta, além do volume, influi na massa de ar ou de ar e combustível admitido. No motores simplesmente aspirados esta pressão é no máximo igual à pressão externa ao motor, a pressão atmosférica. A possibilidade de aumentar a pressão no final do tempo de admissão é concretizada em alguns motores por se elevar a pressão no duto de admissão com um compressor. O tamanho das válvulas e o número de válvulas também pode afetar a massa de gás que entra e sai do cilindro, tendo efeito sobre o trabalho que a máquina produz. Outro fator importante para o trabalho realizado na expansão é a pressão máxima atingida dentro do cilindro na compressão e esta cresce com o aumento da taxa compressão.
A potência mecânica desenvolvida pelo motor é a razão entre o trabalho realizado e o tempo para realizá-lo. Ora, é fácil concluir então que a potência cresce quando este tempo diminui, isto é, aumenta a rotação do eixo de manivelas (virabrequim). Ceteris paribus (mantido todo o resto constante), isto é mantidos constantes a cilindrada, a taxa de compressão, ..., a potência mecânica desenvolvida pelo motor cresce com o aumento da frequência de rotação do virabrequim. Não é para menos que os motores de alto desempenho como os da Fórmula 1 atinjam cerca de 20.000 rpm. Vide:
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