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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. 1

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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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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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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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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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- 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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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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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

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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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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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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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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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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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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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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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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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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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Page 23: apostilha motores

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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Page 24: apostilha motores

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):

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Page 25: apostilha motores

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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Page 26: apostilha motores

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.

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Page 27: apostilha motores

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.

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Page 28: apostilha motores

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:

28

Page 29: apostilha motores

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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Page 30: apostilha motores

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.

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Page 31: apostilha motores

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,

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Page 32: apostilha motores

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:

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Page 33: apostilha motores

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

Page 34: apostilha motores

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.

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Page 35: apostilha motores

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.

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Page 36: apostilha motores

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:

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Page 37: apostilha motores

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.

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Page 38: apostilha motores

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:

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Page 39: apostilha motores

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.

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Page 40: apostilha motores

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.

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Page 41: apostilha motores

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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Page 42: apostilha motores

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?

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Page 43: apostilha motores

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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