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O que é taxa de compressão – Ciclo Otto – Definição

A taxa de compressão, CR, é definida como a taxa do volume no ponto morto inferior e o volume no ponto morto superior. É uma das principais características de muitos motores de combustão interna. Engenharia Térmica

Taxa de compressão – Otto Engine

taxa de compressão , CR , é definida como a taxa do volume no ponto morto inferior e o volume no ponto morto superior. É uma das principais características de muitos motores de combustão interna. Na seção a seguir, será mostrado que a taxa de compressão determina a eficiência térmica do ciclo termodinâmico usado do motor de combustão. Em geral, é desejável ter uma alta taxa de compressão, pois permite que um motor atinja maior eficiência térmica.

Por exemplo, vamos supor um ciclo Otto com taxa de compressão de CR = 10: 1. O volume da câmara é de 500 cm = 500 x 10 -6 m 3 (0,5 L) antes do curso de compressão. Para este motor um ll necessário volumes são conhecidos:

  • 1 = V 4 = V max = 500 × 10 -6 m 3 (0,5l)
  • 2 = V 3 = V min = V máx / CR = 55,56 × 10 -6 m 3

Observe que (V max – V min ) x número de cilindros = cilindrada total do motor.

Exemplos de taxas de compressão – Gasolina x Diesel

  • A taxa de compactação em um motor a gasolina geralmente não será muito maior que 10: 1 devido a uma possível batida no motor (autoignição) e não menor que 6: 1 .
  • Um Subaru Impreza WRX turbo tem uma taxa de compressão de 8,0: 1 . Em geral, os motores turboalimentados ou sobrealimentados já possuem ar comprimido na entrada de ar, portanto são geralmente construídos com menor taxa de compressão.
  • Um motor Honda S2000 (F22C1) tem uma taxa de compressão de 11,1: 1 .
  • Alguns motores de carros esportivos atmosféricos podem ter uma taxa de compressão de até 12,5: 1 (por exemplo, Ferrari 458 Italia).
  • Em 2012, a Mazda lançou novos motores a gasolina sob a marca SkyActiv com uma taxa de compressão de 14: 1 . Para reduzir o risco de bater no motor, o gás residual é reduzido usando sistemas de escape do motor 4-2-1 , implementando uma cavidade do pistão e otimizando a injeção de combustível.
  • Os motores a diesel têm uma taxa de compressão que normalmente excede 14: 1 e taxas acima de 22: 1 também são comuns.

Eficiência térmica para o ciclo Otto

A eficiência térmica do ciclo Otto padrão do ar é uma função da taxa de compressão e  κ = c p / c v .

eficiência térmica - Ciclo Otto - Taxa de compressão

eficiência térmica - Otto Cycle - Motor
Eficiência térmica para o ciclo Otto – κ = 1,4

É uma conclusão muito útil, porque é desejável alcançar uma alta taxa de compressão para extrair mais energia mecânica de uma dada massa de mistura ar-combustível. Uma taxa de compressão mais alta permite alcançar a mesma temperatura de combustão com menos combustível, proporcionando um ciclo de expansão mais longo. Isso cria mais potência mecânica e reduz a temperatura do escapamento . A redução da temperatura de exaustão causa a diminuição da energia rejeitada na atmosfera. Essa relação é mostrada na figura para κ = 1,4, representando o ar ambiente.

Autoignição – Limite para taxa de compressão

Em motores a gasolina comuns, a taxa de compressão tem seus limites. A taxa de compactação em um motor a gasolina geralmente não será muito maior que 10: 1 devido a uma possível batida no motor ( autoignição ) e não menor que 6: 1 . Taxas de compressão mais altas, no entanto, sujeitam os motores a gasolina a bater ao motor, causados ​​pela autoignição de uma mistura não queimada , se for usado combustível com menor octanagem. A mistura não queimada pode se auto-incendiar, detonando apenas da pressão e do calor, em vez de inflamar da vela exatamente no momento certo. A batida do motor pode ser reduzida usando combustível de alta octanagem, o que aumenta a resistência da gasolina à auto-ignição . Quanto maior o número de octanas, maior a compressão do combustível antes de detonar (acender). Como a temperatura atingida pela mistura combustível-ar durante a compressão aumenta à medida que a taxa de compressão aumenta, a probabilidade de auto-ignição aumenta com a taxa de compressão. A autoignição pode reduzir a eficiência ou danificar o motor se não houver sensores de batida para modificar o tempo de ignição.

Taxas de compressão mais altas podem ser alcançadas em motores a diesel (também chamados de motores de ignição por compressão ), porque eles não comprimem o combustível, mas comprimem apenas o ar e injetam combustível no ar que foi aquecido por compressão. As taxas de compressão na faixa de 12 a 20 são típicas para motores a diesel. A maior expansão nos motores diesel significa que eles rejeitam menos calor em seus escapamentos mais frios. A maior taxa de compressão (maior expansão) e a temperatura de pico mais alta fazem com que os motores a diesel atinjam maior eficiência térmica.

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.