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Motores à Combustão Interna
CONCEITO FUNDAMENTAL:
Os motores térmicos são maquinas cuja finalidade é transformar a energia
calorífica em energia mecânica diretamente utilizável.
A energia calorífica pode ser proveniente de várias fontes, tais como: energia
química, elétrica, atômica e etc.
No caso dos motores endotérmicos a energia pode ser proveniente de
combustível líquido, solido ou gasoso.
O nosso estudo será restrito aos motores endotérmicos, alimentados por
combustível liquido, já que os demais combustíveis são raramente empregados.
CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES QUANTO Á COMBUSTÃO:
a) Motores a combustão interna ou endotérmico.
O motor é considerado a combustão interna, quando esta se processa no
próprio fluido operante, na figura 1, pode ser observado um motor de combustão
interna em corte.
Figura 1. Motor à Combustão Interna.
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Motores à Combustão Interna
b) Motores a combustão externa ou exotérmicos.
O motor é considerado à combustão externa, quando esta se processa fora do
fluido operante, um exemplo deste tipo de motor pode ser visto na figura 2.
Figura 2. Motor de Combustão Externa.
Os motores endotérmicos quanto ao movimento, se dividem em:
- Motores alternativos;
- Motores rotativos;
- Motores a jato.
Os motores são dito alternativos quando os pistões executam movimentos
alternados de vai-e-vem dentro dos cilindros. Todos os automóveis em circulação no
Brasil são equipados com estes tipos de motor, alguns dos órgãos móveis de um
motor alternativo são mostrados na figura 3.
Figura 3. Órgãos Móveis do Motor Alternativo.
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Motores à Combustão Interna
Os motores do tipo rotativo ainda são pouco utilizados em veículos terrestres devido a
problemas como lubrificação, vedação entre rotor e cilindro. Algumas empresas como
a MAZDA, vem desenvolvendo protótipos especialmente do motor WENKEL, que já
se encontra em estado avançado de estudos podendo lançar um modelo em escala
comercial nos próximos anos. Os motores rotativos do tipo WENKEL e
QUASITURBINE, são mostrados nas figuras 4 e 5 respectivamente.
Figura 4. Motor WENKEL. Figura 5. Motor Quasiturbine.
O nosso estudo será restrito aos motores alternativos, os quais quanto à forma de
combustão podem ser:
- Por ignição a centelha
- Por ignição a compressão
Quanto ao ciclo operativo se divide em:
- Dois tempos
- Quatro tempos
Quanto à posição dos cilindros os motores podem ser classificados como:
- Em linha figura 6;
- Em V figura 7;
- Em W;
- Contraposto ou Boxer figura 8;
- Gêmeo;
- Estrela.
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Motores à Combustão Interna
Figura 6. Motor em linha. Figura 7. Motor em V. Figura 8. motor Boxer.
Os motores alternativos com ignição por centelha são comumente chamados
de motores do ciclo OTTO e os motores de ignição por compressão são chamados do
ciclo DIESEL.
ORGÃOS DOS MOTORES ALTERNATIVOS:
Os órgãos dos motores alternativos, quanto a suas características de
funcionamento se dividem em três partes que são:
- Órgãos fixos;
- Órgãos móveis;
- Órgãos auxiliares.
OS PRINCIPAIS ORGÃOS FIXOS SÃO:
- Cilindro;
- Bloco;
- Cárter;
- Cabeçote;
- Câmara de combustão;
- Sede de válvula;
- Guia de válvula;
OS PRINCIPAIS ORGÃOS MOVÉIS SÃO:
- Pistão;
- Pino munhão;
- Anéis de segmento;
- Biela;
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Motores à Combustão Interna
- Árvore de manivela;
- Volante;
- Casquilho;
- Válvula;
- Mola de válvula;
- Eixo comando de válvula;
- Tucho.
ORGÃOS AUXILIARES:
Os órgãos auxiliares são órgãos de menor importância que contribuem para o
bom funcionamento do motor, os principais são: carburador, velas, coletor de
aspiração e descarga, motor de arranque, alternador, filtros de óleo, ar e combustível,
bomba de água e de combustível, distribuidor, etc.
DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS ORGÃOS FIXOS:
Cilindro:
O cilindro como o próprio nome indica, é uma peça de formato cilíndrico, na
qual o pistão se desloca descrevendo um movimento retilíneo alternado. Nos motores
refrigerados a ar, os cilindros são aletados com a finalidade de aumentar a troca de
calor, o que não é necessário nos motores refrigerados à água.
Quanto à fixação dos cilindros estes podem ser:
- Fixos (quando são fabricados no bloco do motor);
- Substituíveis (Quando não fazem parte do bloco, podendo ser trocados sempre que
necessário e possível).
Quanto ao tipo de refrigeração os cilindros podem ser:
- Secos (estão em contato com as paredes do bloco), figura 9;
- Úmidos (estão em contato direto coma água de refrigeração), figura 10.
Devido ao funcionamento alternado do pistão, os cilindros com o decorrer do
tempo sofrem um desgaste que pode ser acelerado ou não, dependendo de certos
fatores que dentre outros podem ser citados:
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Motores à Combustão Interna
Materiais abrasivos no combustível, no óleo e no ar, água no combustível e no
lubrificante, viscosidade inadequada do lubrificante, superaquecimento do motor, alta
solicitação e rotação do motor e insuficiência de pressão do lubrificante.
Figura 9. Camisa Seca. Figura 10. Camisa Molhada.
Os cilindros possuem internamente pequenas ranhuras chamadas de brunimento
figura 11, a função deste é dificultar o retorno imediato do lubrificante ao Cárter,
mantendo assim um pequeno filme de lubrificante na parede do cilindro para evitar o
contato metal com metal, principalmente na partido a frio do motor.
Figura 11. Brunimento.
Bloco:
O bloco, em linhas gerais, representa propriamente o motor. Na sua parte
inferior estão alojados os mancais centrais onde se apoia o eixo do motor, e na parte
superior está localizado o cabeçote. O bloco serve ainda de suporte para alguns orgãos
auxiliares, como bomba da água, alternador, bomba de gasolina, distribuidor, etc.
Quando os cilindros são fixos no bloco formando uma só peça, dizemos que o
bloco é do tipo integral ou monobloco. O bloco integral quando comparado ao de
cilindro substituível, tem a desvantagem de não poder sofrer mais do que um certo
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Motores à Combustão Interna
número de retíficas, devido à diminuição da espessura de suas paredes. Nas figuras 12
e 13, são mostrados blocos de motores em linha e em v.
Figura 12. Bloco do Motor em Linha. Figura 13. Bloco em V de 12
cilindros.
Cárter:
A função do cárter não é nada mais que servir como depósito de óleo. No seu
interior estão alojados certos anteparos, dispostos de tal forma que quando o veículo
estiver inclinado, o óleo sempre esteja em contato com a tromba da bomba de óleo,
evitando assim que ar seja aspirado pela bomba, acarretando falha na lubrificação do
motor. Na figura 14, é mostrada a localização do carter em um motor.
Figura 14. Posição do Cárter.
Cabeçote:
Também conhecido com o nome de tampão, é a parte superior do motor, onde
se localizam as válvulas, câmara de combustão, velas, etc. Como pode ser observado
na figura 15. Entre o cabeçote e o bloco do motor deve haver uma perfeita vedação
para garantir que principalmente no instante da combustão, os gases contidos dentro
da câmara de combustão não iram escapar para a atmosfera, para que haja uma
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Cárter
Motores à Combustão Interna
perfeita vedação é colocada entre o cabeçote e o bloco do motor uma junta, de
material resistente ao calor que tem o nome de junta do tampão, esta quando colocada
deve ser submetida a um aperto especificado e de forma adequada, que geralmente
segue a ordem de ser do centro para as extremidades do cabeçote, seguindo um
movimento cruzado (X), caso contrário, já na montagem o cabeçote pode sofrer
deformações e ser danificado.
Figura 15. Cabeçote.
Câmara de combustão:
A câmara de combustão de um motor como o nome indica é o local onde
ocorre a combustão da mistura ar-combustível, e é nesta parte que estão localizados
os eletrodos da vela e as cabeças das válvulas. Um modelo de câmara de combustão é
mostrado na figura 16.
A forma da câmara varia de acordo com o tipo de motor, e deve ser projetada
visando os seguintes objetivos:
a) Criar uma certa turbulência durante a fase de compressão de modo que a
velocidade de propagação da chama seja a maior possível.
b) Criar uma turbulência durante o intervalo de ângulo de permanência das
válvulas de modo a obter uma melhor varredura dos gases.
c) Fazer com que a propagação da chama percorra a menor distância possível
entre o inicio da centelha e as bordas da câmara, de modo a reduzir a
possibilidade de ocorrência de detonação. Para que isso ocorra, a vela
deverá estar localizada em uma zona a mais central possível e de maior
temperatura.
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Motores à Combustão Interna
Tipos de câmara de combustão dos motores OTTO.
O formato da câmara de combustão varia em função do tipo de motor,
podendo possuir varias formas. As mais usadas são:
Hemisférica, triangular, no pistão, válvula lateral, banheira, trapezoidal e discoidal.
Figura 16 Câmara de Combustão.
Câmara de combustão para motores DIESEL
As câmaras de combustão dos motores do ciclo DIESEL podem possuir várias
formas, dependendo da necessidade do projeto, os tipos usados são:
- Câmara de injeção direta;
- Câmara para injeção indireta (pré - câmara).
Sede de válvula:
Sede de válvula é a peça que serve de encaixe para a válvula quando esta se
fecha. Sua finalidade é vedar e aumentar a durabilidade do sistema (se a válvula
fecha-se diretamente sobre o alumínio do qual o cabeçote é fabricado haveria um
desgaste prematuro).
A sede de válvula figura 17 tem a forma, de um anel cônico e sua montagem
no cabeçote é feita a uma temperatura elevada com a finalidade de garantir uma boa
fixação.
Figura 17. Sede de Válvula.
Guia de válvula:
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Motores à Combustão Interna
Como o nome indica, a guia de válvula figura 18 é o órgão que serve para
guiar a válvula durante o seu trabalho. A parte interna da guia por estar em contato
com a haste da válvula deve possuir um nível de acabamento que proporcione o
menor atrito possível, para evitar o desgaste da haste da válvula.
A folga entre a haste da válvula e a guia é especificada pelo fabricante.
Quando da montagem da válvula deve-se tomar o cuidado de não permitir que está
seja montada com uma folga maior que a especificada, pois o óleo pode fluir para o
interior da câmara de combustão e ser queimado, provocando um aumento no
consumo de óleo, e também que a folga fique menor que a especificada, pois pode
provocar o travamento da mesma.
Figura 18. Guia de Válvula
Pistão:
O pistão figura 19 é o órgão do motor que recebe diretamente o impulso da
combustão dos gases e o transmite a biela. A forma do pistão a primeira vista parece
perfeitamente cilíndrica, mas na realidade ela é muito complexa sendo ligeiramente
oval e cônica, como poderá ser visto posteriormente. O pistão se divide em duas
partes distintas que são:
- Cabeça;
- Saia.
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Motores à Combustão Interna
Figura 19. Pistão.
A cabeça do pistão geralmente tem um diâmetro menor que a saia e é onde
estão alojados quase todos os anéis de segmento.
A superfície superior da cabeça é denominada de “CEU” ou topo e é onde os
gases exercem as forças, durante a combustão. A maioria dos pistões empregados nos
motores de automóveis possuem na sua cabeça, três caneletas nas quais estão alojados
os anéis de segmento.
O primeiro segmento é chamado de segmento de compressão ou de fogo,
enquanto que o segundo e o terceiro são denominados de raspadores de óleo. O
segundo segmento em alguns casos tem dupla função, isto é a de raspar o óleo e a de
compressão.
No interior da terceira canaleta, existem furos que tem como finalidade,
permitir a passagem do óleo em excesso, raspado pelo anel de segmento. Em alguns
pistões, no fundo da terceira canaleta, existem alguns rasgos transversais que além de
permitir uma maior raspagem do óleo, serve como barreira térmica dando maior
flexibilidade a saia.
A forma do topo ou céu do pistão é em função da câmara de combustão,
podendo ser:
Plana, Côncava, Convexa e irregular.
Plana é a forma mais usada devido primeiramente a sua facilidade de
usinagem. Este tipo de forma de cabeça é geralmente usada, nos motores de quatro
tempos de pequena e media cilindrada.
Côncava é geralmente usado nos motores do ciclo DIESEL, do tipo a injeção
direta. Nestes motores a câmara de combustão é formada no próprio pistão.
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Motores à Combustão Interna
Convexa é usada nos motores com câmara de combustão do tipo semi -
esférica.
Irregular para uso específico.
Saia do pistão:
A saia do pistão é a parte onde se aloja o pino munhão. Em alguns motores de
grande porte, para facilitar a raspagem de óleo nos cilindros, utiliza-se na saia um ou
mais anéis de segmento do tipo raspador de óleo.
O furo na saia do pistão onde se aloja o pino munhão é na maioria das vezes
deslocado em relação à linha de centro do pistão, com a finalidade de contrabalançar
as forças laterais provocadas na combustão.
Chapa auto- térmica:
Na maioria dos pistões, do lado interno da saia, na região do furo do pino
munhão, coloca-se uma chapa de aço, com a finalidade de conter a dilatação térmica
nesta região.
Esta chapa em alguns casos é fundida junto com o pistão.
Formas do pistão
O pistão quando se encontra a temperatura ambiente, possui uma forma cônica
e oval, isto se faz necessário, por causa da variação de temperatura em cada zona do
pistão. Durante o funcionamento do motor, isto é quando ele atinge a temperatura
ideal de funcionamento, o pistão se torna cilíndrico.
Requisitos de um pistão:
O pistão deve possuir os seguintes requisitos para que o motor tenha um bom
funcionamento.
Elevada resistência mecânica, boa resistência ao calor, elevada resistência ao
desgaste, boa condutividade térmica, leveza, baixo nível de ruído.
Elevada resistência mecânica:
O pistão deve possuir elevada resistência mecânica, devido às altas pressões
que atuam sobre ele durante a combustão. Nos motores do ciclo OTTO as pressões
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Motores à Combustão Interna
são em trono de 50kgf/cm2, enquanto que no ciclo DIESEL, podem ser de
110kgf/cm2.
Para se ter idéia dos esforços que ocorrem em um motor DIESEL façamos
uma simulação, para um motor com pistão de diâmetro de 100mm, durante a
combustão recebe uma força de;
F = = 8639Kgf
Resistência ao Calor:
O pistão por estar submetido a temperaturas de até 2000ºC durante a
combustão deve possuir uma boa resistência ao calor.
Elevada resistência ao desgaste:
Devido às altas velocidades de deslocamento dentro do cilindro, por exemplo
em um motor de quatro tempos funcionando a 6000RPM o pistão se desloca 100
vezes por segundo ao ponto morto superior e inferior, por isto este deve ser resistente
ao desgaste.
Boa condutividade térmica:
Durante a combustão o pistão recebe uma quantidade de calor muito grande
que deve dissipar o mais rápido possível caso contrário o mesmo pode se fundir
acarretando danos ao motor.
Leveza:
O pistão deve ser o mais leve possível, considerando o projeto do motor, tanto
para diminuir a atuação da força centrífuga, que age na biela como para diminuir a
força de inércia do sistema pistão-biela-manivela. Quanto maior a força de inércia
deste sistema menor a aceleração do motor. Em alguns casos a diferença de massa
enter o pistão não deve ser maior que 6 gramas, para evitar vibrações que provoquem
danos ao motor.
Baixo nível de ruído:
No caso dos pistões usados em automóveis o fator silenciosidade é importante.
Interpretações das indicações gravadas no céu do pistão:
No topo ou céu do pistão, são gravadas algumas informações como:
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Motores à Combustão Interna
Indicação do peso, direção de montagem, classe do pistão, folga de montagem,
medida da saia, número do cilindro e sobre-medida.
Classes do pistão:
O pistão e os cilindros na grande maioria dos motores são divididos em
classes, isto se faz necessário por causa das tolerâncias de usinagem, tanto do pistão
como do cilindro. A título ilustrativo a tolerância ideal para a usinagem de um
cilindro ou pistão cujo diâmetro tenha 76mm é de aproximadamente 0,05mm. Em
produção seriada, isto significa que o diâmetro do cilindro pode variar de 76 a 76,05 e
os pistões de 75,92 a 75,97mm.
Se for montado no motor o pistão menor com o cilindro de maior diâmetro
teremos uma folga de 0,13mm que é considerada muito grande, podendo ocasionar
queda de potência e aumento no consumo de óleo do motor. Se forem montados o
pistão de maior diâmetro no cilindro de menor diâmetro, teremos uma folga de 0,03
que é muito pequena e pode provocar o travamento do motor.
Para evitar folgas pequenas ou excessivas e não onerar os custos de produção,
os componentes do cilindro e pistão são divididos em classes, a saber:
Para o pistão: Para o cilindro:
Para o Pistão Para o CilindroClasse Medidas Classe Medidas
A 75,92 a 75,93 A 76,00 a 76,01B 75,93 a 75,94 B 76,01 a 76,02C 75,94 a 75,95 C 76,02 a 76,03D 75,95 a 75,96 D 76,03 a 76,04E 75,96 a 75,97 E 76,04 a 76,05
Relação Comprimento/Diâmetro:
A relação entre o comprimento do pistão e o diâmetro no sentido axial, varia
de acordo com o tipo de utilização do pistão, podendo ter os seguintes valores:
0,5 - para pistões utilizados nos motores onde é predominante a exigência da
leveza, isto é no caso dos motores de corrida esportiva;
1 - para os pistões utilizados nos motores normais;
1,5 - para os pistões utilizados nos motores DIESEL rápidos;
1,7 a 2 - para pistões utilizados nos DIESEL lento.
Pino munhão:
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Motores à Combustão Interna
É o órgão que serve de articulação entre a biela e o pistão, o pino munhão
figura 20, nada mais é do que um tubo de aço tratado termicamente.
Figura 20. Pino mulhão.
Quanto à montagem pode ser: Fixo, Oscilante e Flutuante.
Fixo – o pino é considerado fixo quando é livre na bucha da biela e fixo no
pistão;
Oscilante – o pino é considerado oscilante quando é fixo na bucha da biela e
livre no pistão;
Flutuante – o pino é considerado flutuante quando é móvel tanto na biela
quanto no pistão neste caso utilizam-se travas para evitar o deslocamento do pino
munhão.
Anéis de segmento:
Os anéis de segmento figura 21, ou também chamados de anéis elásticos,
possuem o diâmetro externo maior do que o diâmetro do cilindro, e uma vez
introduzidos no cilindro exercem uma oportuna pressão radial sobre as paredes do
cilindro, estas pressões além de vedar a passagem dos gases de combustão impedem a
passagem de óleo lubrificante para a câmara de combustão.
Figura 21. Anéis de Segmento.
Quanto ao tipo, os anéis se dividem em:
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Motores à Combustão Interna
- Anéis de compressão;
- Anéis raspadores de óleo.
Anéis de compressão tem a finalidade de impedir a passagem dos gases de
combustão para dentro do cárter. Estes anéis estão situados na primeira canaleta do
pistão.
Anéis raspadores de óleo como o nome já indica, tem a função de retirar o
excesso de óleo lubrificante que se deposita no cilindro.
Número de anéis por cilindro:
O número de anéis de segmento que são montados em um pistão, varia com o
tipo do motor, e seu emprego, podendo ser:
De 2 a 3 com uma altura de 2 a 3 mm no caso dos motores de combustão de 2
tempos.
De 2 a 4 com altura de 2,5 a 4 mm no caso dos motores a combustão de 4 tempos.
De 3 a 5 com uma altura de 3 a 4,5 mm no caso dos motores do ciclo DIESEL veloz.
De 6 a 8 para os motores DIESEL lentos.
Biela:
A biela é o órgão em forma de haste, que serve para transmitir os movimentos
alternativos do pistão para o eixo do motor.
A forma da biela varia sensivelmente segundo o seu emprego. No caso dos
motores a combustão, principalmente os utilizados no automobilismo, por estarem
sujeitos a altas rotações, devem possuir formas especiais para que possam resistir às
forças centrifugas atuantes.
A biela se divide em 3 partes figura 22, a saber:
- Cabeça ou olho grande;- Perna ou haste;- Pé ou olho pequeno.
Figara 22. Biela
Árvore de Manivela:
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Motores à Combustão Interna
A árvore de manivela figura 23 também conhecida com os nomes de eixo do
motor, virabrequim, cambota e eixo de manivela é o órgão que transforma o
movimento alternativo do pistão em movimento rotativo.
Figura 23. Virabrequim.
À árvore de manivela se divide nas seguintes partes:
- Mancal fixo;
- Mancal móvel;
- Braço de manivela Contrapeso;
- Flange de fixação do volante.
A árvore de manivela é presa ao motor por intermédio dos mancais fixos, e as
bielas são presas em seus mancais móveis. Os mancais móveis são dispostos segundo
um ângulo, em função do número de cilindros e ordem de ignição do motor. No
interior do virabrequim existem canais de lubrificação para lubrificar os mancais
móveis para evitar o travamento do eixo.
Na fabricação do virabrequim é realizado balanceamento estático e dinâmico,
para corrigir imperfeições que venham a provocar vibrações quando do seu
funcionamento.
Posição da manivela:
A posição da manivela depende do número de cilindros dos tempos do motor e
da ordem de ignição.
Em um motor a combustão interna para um perfeito funcionamento, é
necessário que a explosão ocorra nos cilindros em um mesmo intervalo angular,
segundo a fórmula:
Sendo o ângulo entre os mancais móveis, T tempos do motor e i número
de cilindros.
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Motores à Combustão Interna
Volante:
O volante figura 24 é o órgão responsável pelo armazenamento de energia
cinética durante a fase ativa do motor e sua restituição durante as fases passivas.
Quanto mais pesado for o volante, mais estável é o motor, porém menor será a
sua aceleração. Nos automóveis destinados a corrida como é mais importante à
aceleração do motor do que sua estabilidade, os volantes são aliviados.
Figura 24. Volante.
Casquilhos:
Os casquilhos figura 25, também conhecidos com o nome de bronzinas tem a
função de elevar a eficiência dos motores e prolongar a vida útil da árvore de
manivela, que é um órgão de grande responsabilidade e custo.
Figura 25. Bronzina.
Os principais requisitos de uma bronzinas são:
- Possuir material antifricção;
- Elevada resistência à fadiga;
- baixa dureza;
- Absorver as partículas sólidas provenientes do óleo;
- Não sofrer corrosão.
O Casquilho se divide praticamente em duas partes que são:
- Carcaça e;
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Motores à Combustão Interna
- Metal antifricção.
Carcaça:
A função da carcaça é a de dar a forma ao metal antifricção, e de servir como
encosto. O material empregado da sua fabricação é o aço.
Metal antifricção:
O metal antifricção é à parte do casquilho que trabalha em contato com os
mancais.
Dimensões do casquilho:
Para que o casquilho tenha um bom assentamento no mancal é necessário que
o raio externo da carcaça seja maior que o raio interno do mancal, ou seja deve existir
uma pequena sobra para que quando o mancal sofra o devido aperto de montagem,
comprima o casquilho contra a sua parede interna, acomodando o mesmo para evitar
deformações que venha a prejudicar o funcionamento do motor.
Ressalto de localização do casquilho:
O ressalto que possui o casquilho, na sua aba superior externa, serve para
evitar que ele possa girar no interior do mancal, o que provocaria sérios danos ao
motor, estes ressaltos são encaixados nas ranhuras das partes internas dos mancais e
da biela.
Canais de óleo:
Alguns casquilhos são projetados com um canal de lubrificação, cuja
finalidade é deixar passar o óleo lubrificante para todas as partes do casquilho,
melhorando assim a eficiência da lubrificação.
Válvulas:
Servem para interromper ou não fluxo de gases de aspiração e descarga nos
devidos tempos, segundo os ciclos do motor.
As válvulas se dividem em duas partes básicas, a saber:
Cabeça e Haste
O número de válvulas para cada cilindro varia de acordo com o tipo e
utilização do motor. Quando se projeta um motor, procura-se adotar em princípio
válvulas com o maior diâmetro da cabeça possível, porque teoricamente falando,
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Motores à Combustão Interna
quanto maiores forem estes diâmetros, maior será o rendimento dos motores. Porem,
o espaço e as altas temperaturas a que estão sujeitas as válvulas limita as dimensões
da mesma, pois quanto maior o diâmetro da cabeça da válvula maior será a
possibilidade de sofrer deformações e posteriormente queima, principalmente a
válvula de escapamento.
Os motores de 4 tempos comuns possuem no mínimo duas válvulas por
cilindro, sendo uma de admissão e uma de descarga como na figura 26. Geralmente a
válvula de admissão tem diâmetro maior que a válvula de escapamento, fato
explicado devido à válvula de escapamento trabalhar em temperaturas superiores as
da válvula de admissão, já que os gases queimados passam em contato com sua haste
no caminho para o sistema de escapamento do motor, o que pode provocar dilatação e
deformações.
Figura 26. Válvulas do motor.
Mola de válvulas:
As molas figura 27 são órgãos responsáveis pelo fechamento das válvulas.
Uma boa mola de válvula deve suportar 10 milhões de solicitações a baixa
freqüência com carga de 11 a 60 Kg/cm2 sem se romper.
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Motores à Combustão Interna
Figura 27. Mola de Válvula.
Flutuação da Mola:
Quando uma mola está sujeita a uma solicitação cíclica tanto durante a
compressão quanto na expansão ela deve estar sempre em contato com o mecanismo
que faz o seu acionamento, se a rotação do mecanismo aumentar progressivamente,
chegará um momento que a mola não mais acompanhará o perfil do mecanismo,
passando a funcionar como uma peça rígida, deixando de realizar seu trabalho,
diminuindo a potência de operação do motor e podendo danifica-lo. Esse fenômeno é
chamado de flutuação da mola.
Eixo comando de válvula:
Chamamos de distribuição de um motor o conjunto de órgãos encarregados de
regular as fases de aspiração e descarga do motor.
O órgão principal da distribuição é o eixo comando de válvula. Ele é
composto de cames que comandam a abertura e fechamento das válvulas. Nos
motores a quatro tempos devem existir pelo menos duas válvulas por cilindro, neste
caso só é necessário um comando de válvulas (no caso do acionamento das válvulas
ser no cabeçote chamamos esses motores de OHC – Overhead Camshatf ou comando
de Válvulas no Cabeçote), já para motores com mais de duas válvulas por cilindro são
necessários dois comandos (no caso do acionamento das válvulas ser no cabeçote
chamamos esses motores de DOHC – Double Overhead Camshatf ou Duplo comando
de Válvulas no Cabeçote, figura 28).
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Motores à Combustão Interna
Figura 28. Duplo Comando de Válvulas.
Na montagem do motor atenção especial deve ser dada a posição correta dos
cames do cabeçote em relação a posição do virabrequim, o que se chama de sincronia
do motor ou tempo mecânico. Normalmente a sincronia é dada em relação aos cames
de acionamento das válvulas do primeiro cilindro (o que pode mudar para alguns
fabricantes), na grande maioria dos motores a montagem é feita com o pistão do
cilindro 1 (um) no ponto morto superior no tempo de explosão ou seja as válvulas
fechadas e verificando se no sentido de giro do eixo comando de válvulas que com
aproximadamente 90º de giro a próxima válvula a abrir será a válvula de descarga.
Tucho:
O tucho é um componente fundamental no sistema de distribuição mecânica
do motor. Fica entre o câme da árvore de comando das válvulas e a válvula. O tucho
recebe o impulso do câme e transfere para a válvula, de modo a acioná-la.
Basicamente existem dois tipos de tuchos, os convencionais (mecânicos) e os
hidráulicos. O tucho mecânico é totalmente sólido, ou seja, tem seu corpo rígido.
Quando se utiliza tucho mecânico em um motor figura 29, é necessário que haja uma
folga devido à dilação do mesmo sob efeito do calor desprendido pelo motor. Já com
o uso do tucho hidráulico essa folga é desnecessária. Não havendo essa folga, o nível
de ruído do motor será bem menor.
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Motores à Combustão Interna
(a) (b) (c)
Figura 29 Tucho mecânico em funcionamento normal(a) e (b) e em flutuação(c).
O tucho hidráulico figura 30, é oco formando internamente um cilindro com
um êmbolo. Este êmbolo é mantido para fora pela força de uma mola. O tucho
hidráulico é preenchido com o óleo lubrificante do próprio motor através de orifícios
que se encontram no corpo do tucho.
Como, tanto o tucho mecânico como o hidráulico trabalham em contato direto
com o câme, este está sujeito ao desgaste, mesmo com o sistema de lubrificação em
perfeito estado de funcionamento. Quando isso ocorre, a folga da válvula aumenta, o
que ocasiona um aumento do nível de ruído do motor "batidas de válvulas".
(a) (b) (c)Figura 30, Tucho hidráulico em funcionamento normal(a) e (b) e em flutuação(c)
Nos motores atuais, o impulso não é dado de forma direta no tucho, e sim
numa pastilha que fica logo acima dele. Em funcionamento normal esta pastilha sofre
desgaste, e pode ser substituída por outra.
Já nos tuchos hidráulicos, além dos problemas mecânicos, ainda podem
ocorrer problemas na parte hidráulica. Neste caso, provavelmente, as válvulas de
retenção já não estariam mantendo o óleo no seu interior, o que poderia provocar uma
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Motores à Combustão Interna
folga excessiva. No caso desta válvula atingir o ponto de travar fechada, ela não
permite o escoamento do óleo, provocando o mal assentamento da válvula. Vejamos
alguns sintomas de defeito no funcionamento dos tuchos e suas causas:
Folga excessiva do tucho
- Nível de ruído elevado;
- Baixo desempenho, devido a má abertura da válvula.
Tucho preso "sem folga alguma"
- Baixo desempenho do motor devido a perda de pressão nos cilindros;
- Aumento na temperatura da câmara de combustão;
- Aumento de poluentes;
- Aumento de consumo;
- Retorno "sobre-pressão" no coletor de admissão (pode interferir no sistema de
injeção).
CICLOS OPERATIVOS:
Generalidades:
As dimensões básicas de um motor endotérmico são: Curso, diâmetro do
cilindro, volume total da câmara de combustão e cilindrada. Antes de entrar em
detalhes sobre estes dados é necessário conhecermos os seguintes itens:
PMI - ponto morto inferior figura 31 (é o ponto, onde o pistão está mais afastado do
cabeçote)
PMS - ponto morto superior figura 32 (é o ponto, onde o pistão está mais próximo do
cabeçote);
C – Cursos figura 31 (é à distância percorrida pelo pistão entre os PMS e o PMI).
Figura 31. PMI e Curso. Figura 32. PMS.
Volume total da Câmara de Combustão (v):
24
Motores à Combustão Interna
É o volume compreendido entre o cabeçote e o céu do pistão, quando este
estiver no PMS.
Cilindrada Unitária (Vu):
É o volume do cilindro compreendido entre o PMS e PMI, representado pela
fórmula:
;
Onde, D e o diâmetro do cilindro.
Volume Total do Cilindro (V1):
É o volume do cilindro compreendido entre as paredes da câmara de
combustão e o ceu do pistão quando este está no PMI, ou seja:
V1 = Vu + v
Cilindrado do Motor (V):
É o produto da cilindrda unitária pelo número de cilindros do motor e é dada
por:
V = Vu x I = x I
Taxa de Compressão ():
É a relação entre o volume total do cilindro e o volume da câmara de
combustão, pode ser calculada por:
=
Ciclos Operativos:
Ciclo operativo de um motor é a sucessão das operações repetidas com leis
periódicas que o fluido realiza no cilindro. Os ciclos operativos dividem-se: quanto ao
tempo e quanto ao tipo de ciclo.
Quanto ao tempo podem ser:
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Motores à Combustão Interna
a) Quatro tempos, é quando o ciclo se realiza em quatro deslocamentos
completos do pistão, isto é, em duas vindas e idas do PMI ao PMS.
b) Dois tempos, é quando o ciclo se realiza em dois deslocamentos completos
do pistão, isto é, em uma ida e vinda do PMI ao PMS.
Quanto ao tipo do ciclo podem ser:
a) Ciclo OTTO. O primeiro motor operando no ciclo OTTO foi fabricado em
1862 por um alemão chamado OTTO, daí o nome.
Os princípios para sua construção foram baseados nas teorias enunciadas por
BEAU DE ROCHAS, de que a combustão se processa a volume constante. A
principal característica dos motores do ciclo OTTO é que a ignição do combustível é
feita por intermédio de uma centelha elétrica.
b) Ciclo DIESEL. Como o ciclo Nikolaus OTTO, os motores DIESEL
receberam o nome do seu idealizador. O primeiro motor operando neste ciclo foi
fabricado em 1892 por RUDOLPH DIESEL. A principal característica destes motores
é que: a ignição do combustível é feita por intermédio da compressão.
Motores do ciclo OTTO a quatro tempos:
Os motores do ciclo OTTO a quatro tempos são muito utilizados no
automobilismo e na aviação, e como foi dito antes, o ciclo destes motores realizam-se
em quatro fases a saber:
1o tempo – aspiração;
2o tempo – compressão;
3o tempo – combustão;
4o tempo – descarga.
Aspiração:
Na fase de aspiração figura 33, o pistão ao deslocar-se do PMS ao PMI, cria
uma depressão no interior do cilindro e câmara de combustão, fazendo com que a
mistura ar mais combustível (ou somente ar no sistema de ignição por compressão)
seja aspirada. Esta fase é realizada em 180 graus de giro do virabrequim, e apenas
com a válvula de admissão aberta.
26
Motores à Combustão Interna
Figura 33. Aspiração.
Compressão:
Na fase de compressão figura 34, após o fechamento da válvula de admissão,
o pistão se desloca do PMI ao PMS, comprimindo a mistura na câmara de combustão.
Esta fase do ciclo se realiza em 180 graus de giro do virabrequim.
Figura 34. Compressão.
Combustão:
Um pouco antes do pistão atingir o PMS, uma centelha elétrica é gerada pêlos
eletrodos da vela, dando inicio a combustão da mistura comprimida figura 35. A
temperatura dos gases cresce rapidamente, aumentando assim a pressão no interior da
câmara, esta empurrará energicamente o pistão para o PMI.
27
Motores à Combustão Interna
Figura 35. Combustão.
Descarga:
Um pouco antes do pistão atingir o PMI, a válvula de descarga se abre figura
36, e os gases da combustão, que ainda estão a uma certa pressão, começam
espontaneamente a sair. Devido à inércia o pistão é capaz de retornar ao PMS,
expulsando assim, o resto dos gases queimados. Esta fase se realiza em 180 graus de
giro do virabrequim e com a válvula de descarga aberta.
Figura 36. Descarga.
Motores do ciclo DIESEL a quatro tempos:
Aspiração:
Na fase de aspiração o pistão se desloca do PMS ao PMI, aspirando apenas ar
através da válvula de aspiração que neste momento se encontra aberta.
Compressão:
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Motores à Combustão Interna
Nesta fase o pistão se desloca do PMI ao PMS, comprimindo o ar, com as
válvulas fechadas.
O ar quando sujeito a esta compressão sofre um aumento de temperatura que
será, tanto maior, quanto maior for a percentagem comprimida (taxa de compressão).
Combustão:
Um pouco antes do pistão atingir o PMS, o ar atinge uma pressão de 30 a 45
kg/cm2 e uma temperatura de 700oc.
Por meio do injetor, o combustível é fortemente comprimido e pulverizado
para o interior da câmara.
Este combustível ao encontrar o ar, que se encontra na pressão e temperatura
supracitada incendeia espontaneamente, empurrando energicamente, o pistão verso ao
PMI.
Descarga:
Um pouco antes do pistão atingir o PMI, de onde iniciará o quarto tempo, a
válvula de descarga se abre, permitindo a saída de uma parte dos gases de combustão
que se encontram em alta pressão. Ao deslocar para o PMS o pistão expulsa o restante
dos gases.
Motores a Dois Tempos:
Os motores de dois tempos, apesar de terem o custo de fabricação menor que
os de quatro tempos (possuem menor número de peças), o seu emprego na
automobilística é reduzido.
Quanto ao número de combustões, os motores de dois tempos podem ser:
- Simples efeito;
- Duplo efeito.
Simples Efeito:
Os motores de dois tempos de simples efeito são aqueles que em cada giro do
eixo do motor, ocorre uma combustão. O ciclo operativo realiza-se nas seguintes fases
ou tempos figura 37:
- Primeiro tempo - Aspiração e compressão
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Motores à Combustão Interna
- Segundo tempo - Combustão e Descarga
Os motores de dois tempos quanto ao sistema de descarga podem ser:
- A janela;
- A válvula.
Funcionamento de um motor de dois tempos de simples efeito a janela:
Primeiro tempo - Aspiração e compressão:
O pistão ao deslocar-se do PMI ao PMS, após cobrir a janela de descarga,
começa a comprimir a mistura ar-combustível na parte superior do cilindro.
Simultaneamente cria-se uma depressão no cárter, que aspira a mistura através da
janela de admissão. Um pouco antes do pistão atingir o PMS, entre os eletrodos da
vela é gerada uma faísca elétrica, dando inicio a combustão da mistura comprimida.
Segundo tempo - combustão descarga:
Quando a mistura comprimida entra em combustão, o pistão é energicamente
empurrado para o PMI. Durante este deslocamento, o pistão descobre inicialmente a
janela de descarga expulsando parcialmente os gases da combustão. Quando descobre
a janela auxiliar de admissão, a mistura que se encontra dentro do cárter flui para a
parte superior do cilindro, expulsando o resto dos gases queimados, enchendo-o com
uma mistura nova.
30
Motores à Combustão Interna
Figura 37. Motor Dois Tempos.
Funcionamento de um motor dois tempos a simples efeito, com válvula.
Os motores de dois tempos a simples efeito, com válvula, são geralmente
alimentados a DIESEL. O emprego deste sistema tem a vantagem de possibilitar o
uso de lubrificação do tipo convencional, o que não é possível no tipo a janela, por ter
a alimentação através do cárter. O combustível é injetado por meio de injetores no
cilindro e o ar é bombeado por intermédio de compressor, através de janela de
aspiração. A seqüência dos ciclos deste motor é semelhante ao do tipo a janela como
pode ser visto a seguir:
Primeiro tempo - aspiração e compressão:
O pistão ao deslocar-se do PMI ao PMS, cobre inicialmente a janela de
aspiração. No mesmo instante, a válvula de descarga se fecha, permitindo que o ar
seja comprimido na câmara. Um pouco antes do pistão atingir o PMS o combustível é
injetado em alta pressão na câmara e ao encontrar o ar a alta temperatura se inflama
dando inicio a combustão.
Segundo tempo - combustão e descarga:
Durante a combustão, o pistão é empurrado energicamente para o PMI. Um
pouco antes de descobrir a janela de aspiração, a válvula de descarga começa a abrir,
31
Motores à Combustão Interna
eliminando parcialmente os gases da combustão. O restante dos gases são eliminados
durante o bombeamento do ar, feito através da janela de aspiração.
Motores de dois tempos de duplo efeito
Nos motores de dois tempos de duplo efeito, a cada giro da árvore de manivela
ocorrem duas combustões, isto é, uma na câmara superior e outra na câmara inferior.
Os ciclos destes motores são iguais aos dos de simples efeito, só que, quando o pistão
se desloca do PMI ao PMS, realiza a compressão e aspiração em relação a primeira
câmara e combustão e descarga em relação a segunda câmara. O movimento do pistão
é transmitido através de uma haste rígida ligada a um patim, que por sua vez desloca-
se com um guia.
Sistema de Ignição Convencional
Finalidade:
Produzir energia de alta tensão a partir da bateria (baixa tensão), e distribui-la
às velas, conforme a ordem de explosões do motor, formando entre seus eletrodos
uma faísca para inflamar a mistura.
Atualmente todos os veículos são montados com o sistema de ignição
eletrônica, entretanto, para facilitar o entendimento do princípio de funcionamento do
sistema de ignição, trataremos primeiro do sistema convencional (platinado), e depois
do sistema eletrônico.
Componentes do Sistema de Ignição:
Bateria:
É um gerador de energia de baixa tensão.
Chave de Ignição:
Está ligada ao circuito primário da bobina de ignição e serve para ligá-lo ou
desligá-lo da bateria.
Bobina de Ignição:
32
Motores à Combustão Interna
Transforma, com auxílio do condensador, a energia de baixa tensão fornecida
pela bateria, em alta tensão, que será consumida nas velas.
Platinado:
Ligado ao circuito primário da bobina, provoca um armazenamento de energia
magnética, que será desenvolvida e transferida para o secundário, com início no exato
momento da abertura de seus contatos.
Condensador:
Ajuda na formação da alta tensão e evita a formação de arco voltaico entre os
contatos do platinado.
Rotor e Distribuidor:
Distribuem a energia elétrica de alta tensão às respectivas velas, através dos
cabos.
Vela:
Dá início à combustão da mistura, com a centelha gerada pala diferença de
potencial elétrico entre seus eletrodos.
Funcionamento do sistema de ignição convencional:
Todo processo inicia-se na bateria, ao acionarmos a chave de ignição
fechamos o circuito de maneira a transferir a energia armazenada em suas placas. A
baixa tensão da bateria é insuficiente para gerar na vela uma faísca com potência
suficiente para inflamar a mistura. Então a bateria libera essa energia a um
transformador, no caso a bobina, que se encarrega de transformá-la em alta tensão.
O processo de transformação baseia-se no princípio da teoria eletromagnética.
Se a corrente elétrica que flui através do enrolamento de uma bobina for interrompida
repentinamente, o campo magnético existente ao redor do enrolamento sofrerá uma
queda, e a energia magnética retornará ao circuito em forma de energia elétrica
provocada pela auto-indução. Esta interrupção da corrente elétrica no enrolamento
primário é causada pela abertura dos contatos do platinado. A interação da energia
magnética da bobina com a energia elétrica do condensador induzirá no primário da
33
Motores à Combustão Interna
bobina, uma tensão alternada de algumas centenas de volts. Esta tensão será
transferida para o secundário e multiplicada pelo número de espiras deste
enrolamento, atinge alguns milhares de volts, Esta alta tensão é transferida ao
distribuidor que a canaliza, no momento devido para cada um dos cilindros do motor,
passando pelo rotor.
Para se entender o funcionamento do distribuidor, vamos imaginar o eixo do
distribuidor girando acoplado ao motor através do pinhão. O eixo do distribuidor
possui ressaltos que comandam a abertura e fechamento do platinado. Cada vez que
um desses ressaltos empurra a parte móvel do platinado, esse interrompe a corrente de
entrada da bobina. Nesse momento, na bobina é induzida a alta tensão, que é
canalizada pelo distribuidor passando pelo rotor já direcionada para a vela do cilindro
correspondente.
À medida em que os ressaltos vão se sucedendo, o rotor também vai girando e,
dessa forma, cada um dos cilindros vai recebendo a faísca de acordo com a ordem de
ignição do motor. Para motores em linha de quatro cilindros a ordem de ignição é
1342 e motores boxer é 1432.
Sistema de Ignição Eletrônica:
A diferença básica entre o sistema eletrônico de ignição e o convencional é a
substituição dos contatos mecânicos do platinado por um emissor de impulsos
indutivos.
Componentes do Sistema Eletrônico:
Unidade de Comando:
Responsável pelo tratamento dos impulsos recebidos do emissor indutivo e os
envia à bobina através da abertura e fechamento do transistor.
Bobina:
De função idêntica a do sistema convencional, alterando apenas as
características de construção.
34
Motores à Combustão Interna
Pré-resistor:
Resistência inserida em série no circuito, entre a bateria e o primário da
bobina, com a finalidade de causar uma queda de tensão, no primário da bobina.
Distribuidor:
Tem a função de distribuir a alta tensão às velas.
Emissor Indutivo:
Encontra-se dentro do distribuidor, comanda a central eletrônica através de
impulsos indutivos, substituindo os contatos do platinado.
O funcionamento do sistema de ignição eletrônica é caracterizado,
principalmente pelo emissor de impulsos indutivo e sua unidade de comando. O eixo
do distribuidor girando faz o rotor emissor de impulsos girar, e com o rotor em
movimento, o intervalo existente entre as pontas do rotor e as pontas do estator
sofrem modificações periódicas que alteram o fluxo magnético. Esta modificação do
fluxo induz no enrolamento de indução uma tensão alternada de amplitude
proporcional à rotação. A tensão alternada é então enviada à unidade de comando que
faz um tratamento de sinal, comandando eletronicamente o ângulo de permanência,
estabilizando e amplificando o sinal.
A unidade de comando apresenta cinco importantes etapas de funcionamento.
- O formador de impulsos é o dispositivo responsável pela transformação da tensão
em impulsos
- O comando do ângulo de permanência modifica a duração dos impulsos em função
da rotação do motor.
- O estabilizador mantém constante a tensão de alimentação.
- O amplificador de corrente, como o próprio nome indica, amplifica os impulsos
retangulares, para comandar a etapa final.
- A etapa final se encarrega de ligar e desligar a corrente que flui pelo primário da
bobina de ignição. Cada interrupção dos impulsos retangulares provoca uma
interrupção da corrente primária e conseqüentemente faísca na vela.
35
Motores à Combustão Interna
Sistemas de Alimentação:
- Alguns de sues componentes são:
- Tanque de combustível;
- Bomba de combustível;
- Tubulação;
- Filtro de combustível;
- Dispositivo de injeção (carburador ou injeção eletrônica).
Vamos explicar a princípio o funcionamento do sistema carburado, pois este
sistema ainda existe em alguns motores, mas desde junho de 1996 não é fabricado
nem um automóvel com este sistema devido à legislação vigente que impõe um rígido
controle sobre a emissão de gases poluentes dos motores. O novo sistema adotado é a
injeção eletrônica que conheceremos em seguida.
Para que um motor possa funcionar, são necessários três elementos básicos:
Ar; Combustível e Ignição.
O ar e o combustível estão diretamente ligados ao carburador, sendo, que para
uma pequena parcela de combustível, necessita-se de uma grande quantidade de ar.
O título de uma mistura é dado pela fórmula abaixo:
T= kg de ar /kg de combustível
A combustão é perfeita quando o título é igual a 14.7 / 1 (para a gasolina),
nesta proporção, a mistura entra em combustão totalmente, dando origem ao gás
carbônico, água e uma pequena quantidade de outros gases.
O carburador é constituído de cinco partes principais:
- Corpo do Carburador
- Cuba do Carburador
- Difusor (forma em tubo de venture)
- Tubo de Emulsão
- Válvula de Aceleração
Corpo do Carburador:
O corpo do carburador é toda a estrutura onde são fixos os demais órgãos. Ele
se divide em três partes básicas que são:
36
Motores à Combustão Interna
- O pé do carburador: é à parte por onde ele é fixado ao motor;
- A boca do carburador: é à parte por onde o ar entra e na qual é fixado o filtro de ar;
- O conduto principal: é à parte do carburador onde estão fixados a válvula borboleta,
o difusor e o tubo de emulsão.
Cuba do Carburador:
A cuba do carburador é o elemento que armazena o combustível vindo do
tanque. O nível de combustível é controlado por intermédio de uma bóia e uma
válvula de agulha, localizadas no seu interior. Quando o nível de combustível desce, a
válvula permite á sua entrada, e quando atinge um certo ponto, a agulha obstrui a
passagem mantendo o nível no interior da cuba.
Difusor:
O difusor é constituído de dois troncos de cone justa postos ligados entre si
pelas extremidades mais estreitas. Quando o ar passa através deste, o seu fluxo varia
de seção a seção, alcançando a maior velocidade na seção mais estreita.
Tubo de Emulsão:
Como o nome indica, é um pequeno tubo, mediante o qual o combustível tem
acesso ao difusor.
Válvula de Aceleração:
A função desta válvula é regular o fluxo de mistura que alimenta o motor.
Os carburadores mais modernos possuem alguns sistemas para melhor funcionamento
do motor. Sistemas como:
- Circuito de partida.
- Circuito de aceleração.
- Circuito de marcha normal.
- Circuito de progressão de aceleração.
- Circuito suplementar de potência.
37
Motores à Combustão Interna
Sistema de injeção Eletrônica:
Este sistema monitora e gerência todo o funcionamento do motor através de
sensores e atuadores. Visando otimizar a formação da mistura. O processamento das
informações obtidas digitalmente tem vantagens como:
Mistura sempre próxima dos valores ideais em quaisquer condições de
funcionamento do motor;
- Baixo nível de consumo de combustível;
- Eficiência de combustão;
- Facilidade de partida a quente ou frio;
- Menor emissão de gases poluentes.
O sistema de injeção eletrônica pode possuir dentre outros os seguintes
componentes:
Unidade de comando, sensor da temperatura do ar, sensor da pressão no
coletor, sensor da borboleta do acelerador, sensor de temperatura do sistema de
injeção, sensor do velocímetro, sonda lambda, interruptor da pressão da direção
hidráulica, distribuidor ou sensor de ponto morto, relé da bomba de combustível,
válvula(s) injetora(s), válvula do filtro de carvão ativado, conector de diagnóstico.
Unidade de comando:
A unidade de comando dosa a quantidade certa de combustível em função da
quantidade de ar, através das informações obtidas dos sensores processadas e
repassadas aos atuadores.
Sensor da temperatura do ar:
Este sensor mede a temperatura do ar informa a unidade que calcula a
quantidade de combustível a injetar.
Sensor de pressão do coletor:
Este sensor mede a pressão atmosférica informa a unidade e junto com as
informações de outros sensores, vão ser calculados rotação de marcha lenta, avanço
do ponto de ignição e quantidade de combustível e ser injetado.
Sensor de borboleta:
38
Motores à Combustão Interna
É necessário conhecer a posição de borboleta para calcular a rotação de
marcha lenta, avanço do ponto de ignição, quantidade de combustível e corte de
combustível em desaceleração.
Sensor da temperatura do sistema de injeção:
A informação sobre a temperatura do líquido de arrefecimento do motor é
necessária para calcular a rotação de marcha lenta, avanço do ponto de ignição e
quantidade de combustível a ser injetado.
Sensor do velocímetro:
Envia a informação à unidade para calculo da rotação da marcha lenta
enriquecimento da mistura durante a aceleração e corte de combustível na
desaceleração.
Sonda Lambda:
Mede a quantidade de oxigênio no escapamento informa a unidade que
enriquece ou empobrece a mistura de acordo com esta informação.
Válvula Injetora:
É uma válvula eletromagnética, que tem como finalidade à distribuição e a
atomização do combustível.
Sistemas de Refrigeração por Líquido:
Na fase de combustão o motor gera temperaturas que podem danificar parte da
sua estrutura, o sistema de refrigeração por sua vez, garante que o motor trabalhe em
uma faixa de temperatura que não prejudique os seus órgãos. O sistema funciona
removendo calor do motor e transferindo para a atmosfera.
Alguns Componentes do sistema:
Radiador, mangotes, reservatório superior, bomba de líquido, válvula
termostática, líquido de arrefecimento, ventilador e bloco do motor.
39
Motores à Combustão Interna
Radiador:
Transfere calor do líquido de arrefecimento para a atmosfera.
Reservatório superior ou reservatório de expansão:
Equilibra a pressão do sistema e evita a formação de vapor dentro do bloco do
motor.
Bomba de líquido:
É responsável pela circulação do líquido pelo sistema garantindo a troca de
calor.
Válvula termostática:
Tem a função de regular a temperatura dentro do bloco do motor, ou seja,
quando a temperatura está alta ela permite que o líquido circule pelo bloco, quando a
temperatura esta baixa ela interrompe a passagem do líquido pelo bloco. Com isto se
tenta manter uma temperatura uniforme de funcionamento.
Líquido de Arrefecimento:
O líquido mais utilizado é a água, muito embora seja mais correto utilizar uma
mistura de água e aditivo a uma proporção de 60% de água e 40% de aditivo.
Ventilador:
Tem a função de forçar a passagem do ar através do radiador quando é
atingida uma temperatura de regulagem (no caso ventiladores elétricos). Ventiladores
mecânicos também são usados para esta função, neste caso são presos no eixo do
motor.
Sistema de Refrigeração a Ar:
Neste sistema os cilindros do motor são aletados e a troca de calor se da
basicamente quando o veículo se desloca fazendo com que o ar circule em volta dos
cilindros e remova o calor dos mesmos.
40
Motores à Combustão Interna
Conservação e Manutenção do Veículo:
As orientações abaixo podem variar de acordo com a marca, modelo,
construção, utilização e estado de conservação do veículo, avanço técnico dos
produtos e constituição química. Na dúvida é indicada a consulta ao fabricante,
manual do proprietário ou as concessionárias autorizadas.
Para manter um automóvel em perfeito estado de conservação alguns cuidados
devem ser tomados, e vários itens monitorados periodicamente, tais como:
Os fluidos utilizados nos automóveis, água do sistema de refrigeração e
esguicho dos pára-brisas, óleo do motor, caixa de marchas, freio, direção hidráulica,
turbina. Estes fluidos devem ser trocados a partir de informações fornecidas pelo
fabricante ou levando-se em consideração o estado de conservação dos sistemas nos
quais eles atuam;
Os filtros de ar, óleo e de combustível (devem ser trocados de acordo com
recomendação do fabricante ou condição de trabalho do veículo);
A graxa de todos rolamentos (trocar pelo menos uma vez por ano);
Pastilhas e discos de freio;
Balanceamento e alinhamento dos pneus (devem ser realizados sempre que
alguma anormalidade na condução do veículo for percebida);
Amortecedores (devem ser trocados de acordo com recomendação do
fabricante);
Velas e cabos (devem ser trocados de acordo com recomendação do
fabricante);
Correia dentada (sincronizadora), do alternador, da direção hidráulica,
condicionador de ar (devem ser trocados de acordo com recomendação do fabricante);
Mangotes do sistema de arrefecimento;
Cabos de acelerador, embreagem, velocímetro e freio de estacionamento;
Regular a folga das válvulas (de acordo com recomendação do fabricante);
Borrachas dos dispositivos das suspensões e juntas homocinéticas;
Bateria, fusíveis e lâmpadas dos faróis, painel e sinaleiras;
Sistema de embreagem discos, colar e platô;
Tampa do distribuidor e rotor, quando existirem (uma vez por mês);
Caixa de fusíveis;
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Motores à Combustão Interna
Limpeza do sistema de injeção eletrônica (de acordo com recomendação do
fabricante);
Bobina de ignição;
Motor de partida;
Pneus (inclusive o de suporte) e calibragem dos mesmos (pelo menos uma
vez por mês).
É claro que alguns veículos por possuírem características construtivas
particulares, podem conter outros itens a serem verificados, mas os componentes
básicos estão listados acima. Hoje em dia os usuários de veículos podem lançar mão
de artifícios como catálogos, manuais de fabricantes, CD rooms e a internet, para
obterem informações.
Na internet dentre vários sites o usuário poderá acessar os
www.mecanico.com.br, www.centrotecnico.com.br, www.unijui.tche.br/~martinelli,
www.cicloengenharia.com.br e os sites dos fabricantes que contém informações e
dicas valiosas.
Exercícios:
1 – Calcular a cilindrada de um motor de 6 cilindros, sabendo que:
O diâmetro do cilindro é de 70mm e o Curso é de 80mm? R = 1,85 litros.
2 – Calcular a taxa de compressão de um motor de 4 cilindros, cuja volume total dos
cilindros é igual a 1330 cm3. O diâmetro e o curso são respectivamente de 80 e
60mm. R = 10,1/1
3 – Calcular de quantas unidades aumentará a taxa de compressão de um motor de
300cm3 de cilindrada unitária, quando o seu cabeçote for retificado, fazendo com que
o volume da câmara de combustão passe de 20 para 15cm3. R = 5 unidades.
4 – Sabendo que a cilindrada de um motor de 4 quatro cilindros é de 1592,4 cm3 e
que o volume de sua câmara de combustão é de 49,8 cm3. Calcule de quanto deverá
ser aumentado o volume da câmara de combustão, para que a taxa de compressão
baixe de 1 unidade. R = 7,12 cm3.
5 – Quais requisitos deve ter um pistão?
42
Motores à Combustão Interna
6 – Quais as diferenças dos motores do ciclo DIESEL para os motores do ciclo
OTTO?
7 – Qual a taxa de compressão ideal para um motor a gasolina e outro a álcool?
8 – Quais os cuidados que devem ser tomados na montagem de anéis de segmento?
9 – porque os pistões não são cilíndricos na temperatura ambiente?
10 – Qual a função do brunimento dos cilindros?
11 – A 35000RPM quantas explosões ocorrem em um motor de 2 cilindros?
12 – Por que os motores de dois tempos expelem tanta fumaça?
13 – Em média a quantos quilômetros é indicada à troca da correia dentada ou da
corrente comando?
14 – O que significa a nomenclatura do óleo 20w40 SJ?
15 – Como se explica o funcionamento sem falhas dos motores que podem utilizar
tanto a gasolina, quanto o álcool, já que a taxa de compressão é diferente para os dois
combustíveis?
BIBLIOGRAFIA
1 - “OS MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA”, de Paulo Penido Filho, Ed:
LEMI. 1983.
2 - Manuais de Manutenção, Folhetos e Catálogos técnicos FIAT, VOLKSWAGEN,
FORD, CHEVROLETT.
3 – O Livro do Automóvel, Seleção do Reader’s Digest, S.A.R.L. 1976.
4 – Apostila “Motores de Combustão Interna” Luiz Carlos Martinelli Jr, Unijui.
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