Mecânica-MCI

1º Período

Prof. Maurício Vileti e SilvaProf. Maurício Vileti e Silva

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Mecânica AutomobilísticaMecânica Automobilística

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PÓS MÉDIO 1º PERÍODOMEC/MCT

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ObjETivOs GERais

• Compreender os conceitos da Mecânica de Autos (Mecânica de Combustão Interna) para que o aluno possa ter aplicabilidade na sua atividade profissional e pessoal.

• Capacitar o aluno a melhor compreender o funcionamento e os princípios da Mecânica de Autos.

• A apostila foi elaborada de forma resumida em comparação à abrangência dos fundamentos básicos da mecânica e, por isso, os debates serão estimulados.

O aUTOR

• Técnico em Mecânica pela Escola Técnica Rezende Rammel do Rio de Janeiro.

• Atuou como Chefe de Oficina da Concessionária Mesbla Veículos, onde liderou várias equipes na parte de manutenção de veículos da GM.

• Como Técnico de Mecânica da Concessionária Jagger, trabalhou na parte de manutenção dos carros da Audi e demais carros importados

• É Professor da Escola Rezende Rammel e CETA. Consultor técnico de motores de combustão interna.

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Introdução

Os motores de combustão podem ser classificados como:

• COMbUsTÃO EXTERNa, no qual o fluido de trabalho está completamente separado da mistura ar/combustível, sendo o calor dos produtos da combustão transferido através das paredes de um reservatório ou caldeira.

• COMbUsTÃO iNTERNa, no qual o fluido de trabalho con-siste nos produtos da combustão da mistura de ar/combustível.

Uma vantagem fundamental do motor alternativo de combustão interna, sobre as instalações de potência de outros tipos, consiste na ausência de trocadores de calor no circuito do fluido de trabalho, tal como a caldeira e condensador de uma instalação a vapor. A ausência dessas peças não apenas conduz à simplificação mecânica, mas também, elimina a perda inerente ao processo de transmissão de calor através de um trocador de área finita. O motor alternativo de combustão interna possui outra vantagem fundamental importante sobre a instalação a vapor ou turbina a gás, a saber: todas as peças podem trabalhar a temperaturas bem abaixo da máxima temperatura cíclica. Este detalhe possibilita o uso de temperaturas cíclicas bastante altas e torna possível alta eficiência.

vaNTaGENs E DEsvaNTaGENs DOs MOTOREs DE COMbUsTÃO iNTERNa

vantagens Desvantagens

Arranque rápido Limitação de potência

Trabalho em rotações rela-tivamente baixas

Não utilização de combustí-veis sólidos

Pequeno tamanho Peso elevado para potência

Fácil manutenção Elevado número de peças

Baixa eficiência

Motores

HISTÓRIA DOS MOTORES A máquina a vapor definiu os rumos da civilização indus-trial. E, a partir do século XIX, o petróleo revelou-se uma das maiores conquistas do campo da energia, dando um vigoroso impulso ao progresso. O desenvolvimento do motor de combustão interna emprestou nova feição ao uso do petróleo, e, à medida que a tecnologia e a industrialização avançam, aplicações cada vez maiores são encontradas para o referido combustível.

No desenvolvimento e estudos da formação estrutural dos motores de combustão interna dois precursores se desta-caram:• NIKOLAUS AUGUST OTTO: Em 1862, o alemão inventou

o motor de ciclo que precisava de uma centelha elétrica para inflamar a mistura ar-combustível.

• RUDOLPH DIESL: Em 1897, o alemão inventou o motor de ciclo que inflamava por meio de compressão de ar o com-bustível injetado.

Nos dois tipos de motores acima mencionados tiveram seus precursores homenageados tendo os seus nomes grava-dos como respectivamente como ciclo OTTO e ciclo DIESEL.

MOTORES DE COMbuSTãO InTERnA (MCI) São máquinas térmicas motoras nas quais a energia quí-mica dos combustíveis se transforma em trabalho mecânico (o fluido de trabalho consiste nos produtos da combustão).

Os motores de combustão interna podem ser classificados em:

1. Quanto à propriedade do gás aspirado na admissão:• ar (Diesel)• mistura ar-combustível (Otto)

2. Quanto à ignição:• por centelha (ICE)• por compressão do ar (ICO)

3. Quanto ao movimento do pistão:• Alternador (Otto, Diesel)• Rotativo (Wankel, Quasiturbine)

4. Quanto ao ciclo de trabalho:• 2 tempos• 4 tempos

5. Quanto ao número de cilindros:• monocilíndricos• policilíndricos

6. Quanto à disposição dos cilindros:• em linha • opostos (boxer)• em V • em estrela (radial)

7. Quanto à utilização:• VEICULARES – Destinados ao acionamento de veículos de

transporte em geral, tais como: caminhões e ônibus;• ESTACIONÁRIOS – Destinados ao acionamento de máqui-

nas estacionárias, tais como: geradores, máquinas de solda, bombas ou outras máquinas que operam em rota-ção constante;

• INDUSTRIAIS – Destinados ao acionamento de máquinas de construção civil, tais como: tratores, carregadeiras, guindastes, compressores de ar, máquinas de mineração, veículos de operação fora de estrada, acionamento de

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sistemas hidrostáticos e outras aplicações onde se exijam características especiais específicas do acionador;

• MARÍTIMOS – Destinados à propulsão de barcos e máquinas de uso naval. Conforme, o tipo de serviço e o regime de tra-balho da embarcação existem uma vasta gama de modelos com características apropriadas, conforme o uso. (Laser, tra-balho comercial leve, pesado, médio - contínuo e contínuo).

COnSTITuIçãO FÍSICA E ESTRuTuRAl DOS MOTORES O motor possui em suas constituições componentes fixos e móveis. O trabalho exercido pelos componentes é definido por gerenciadores de funções, onde se dividem em três princi-pais partes:

1. Cabeçote – Gerenciador de válvulas 2. Bloco – Gerenciador do conjunto móvel3. Carter – Gerenciador de fluxo do lubrificante (capacidade

volumétrica).

Cabeçotes Fica localizado na parte superior dos cilindros, tendo a função de gerenciar a abertura e fechamento das válvulas (admissão e descarga), realizando através da câmara de com-pressão a vedação e compressão da mistura ar-combustível (ciclo Otto) ou o ar (ciclo à Diesel), feito pelo pistão no PMS (Ponto Morto Superior) realizando a taxa de compressão.

Existem três tipos de cabeçote:

a) individual → Cada cilin-dro possui seu cabeçote. Exemplo: Mercedes Benz, Moto 125 cc;

Figura 1

b) inteiriço → Todos os cilin-dros são cobertos com um só cabeçote. Exemplo: Corsa, Gol e Fiesta;

Figura 2

c) Duplo → Para cada dois cilindros somente um cabeçote. Exemplo: Fusca, Brasília, Porche (refrige-rado a ar).

Figura 3

Os materiais de formação do cabeçote são:

a) Ferro fundido - Material auto-térmico muito duro com dilatação térmica variável. Os recursos técnicos quanto à manutenção favorece uma durabilidade relacionada à temperatura.

Principais defeitos: Trinca entre as sedes de válvulas, des-gaste nos guias de válvulas e trinca dos canais de pressão de óleo.

b) Duro alumínio - Material auto-térmico, macio com dilata-ção térmica variável. Os recursos técnicos quanto à manu-tenção favorece a sua reutilização;

Principais defeitos: Empeno da face de assentamento e afundamento das sedes de válvulas;

c) alumínio - Material auto-térmico, muito macio com dila-tação térmica variável. Sua principal característica é dissi-par o calor do trabalho realizado, com muita velocidade, mantendo sempre o bom funcionamento.

Principais defeitos: Fundição do material estrutural no aumento da temperatura.

Na estrutura física do cabeçote fazem parte os seguintes componentes:

a) Face de assentamento: Sua função é realizar a vedação da câmara de combustão e transferir calor no momento da compressão da mistura (ciclo Otto) ou ar (ciclo Diesel) realizando assim, a taxa de compressão.

Principais defeitos: Empeno da face por excesso de tempe-ratura.

Nota: Ferramenta utilizada para verificar empeno da face de assentamento, folgas e ajustes de atuadores mecâni-cos se chama especímetro, ou apalpador. São lâminas com diversas medidas em milímetros (mm) para inspeção quanto ao empeno.

b) Dutos para óleo lubrificante: São galerias ou dutos de passagens de óleo lubrificante tendo como função drenar, escoar e conduzir o fluxo de óleo lubrificante para a parte debaixo do motor.

Principais defeitos: Entupimento e borras internas do motor.

c) sede de válvulas: São as superfícies onde as válvulas tra-balham e se apóiam, tendo a função de vedar e transferir calor do cilindro, realizando a taxa de compressão.

Nota: Nos motores que trabalham com a temperatura muito alta, aconselha-se substituir o material de firmação das sedes de duro alumínio, ferro fundido para sede em aço. Isto ocorre com motores que trabalham com GNV, onde o gás injetado na câmara de combustão não tem lubrificação, aumentando a temperatura que normal-mente é de 450°C para 700°C.

Principais defeitos: Desgastes excessivos e afundamento quanto ao assentamento da válvula na sede.

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d) Corpo do cabeçote: Estrutura geral de formação. Sua altura e profundidade da câmara de combustão determi-nam a taxa de compressão, isto é, capacidade volumétrica do motor. Sua especificação quanto ao desgaste é forne-cido pelo fabricante.

Nota: Todo passo de medida na face de assentamento, determina a vida útil do corpo do cabeçote, isto é, tem limite de desgaste.

e) Dutos para líquidos de arrefecimento: São canais de passagens do líquido arrefecedor (aditivos, água) dentro do corpo do cabeçote, tendo a função de refrigerar a estrutura do cabeçote e com o fluxo de trabalho realizar a troca de calor.

Nota: O fluxo do líquido arrefecedor nos dutos, trabalha sobre pressão gerenciada pelo sistema de arrefecimento.

Principais defeitos: Corrosão dos dutos e desgastes das paredes de fluxo do líquido arrefecedor.

f ) Câmara de combustão: São cavidades onde ocorre a compressão da mistura (ciclo Otto) e ar (ciclo Diesel) para realizar a combustão (queima destes componentes), tendo a função de realizar a taxa de compressão.

Principais defeitos: Trinca entre uma sede e outra e limita-ção da capacidade volumétrica ocasionado pela carboni-zação e passo de medida do cabeçote.

g) Canal de pressão de óleo: Seu calibre determina a pres-são do óleo na parte superior do cabeçote. Sua função é manter o óleo lubrificante sobre pressão para manter os componentes móveis do cabeçote lubrificados e refrige-rados.

Principais defeitos: Trinca e ruptura do canal e entupi-mento ocasionado pela “borra interna” do motor.

h) Guias de válvulas: Sua função é manter as válvulas em posição de trabalho permitindo o seu deslocamento. Seus materiais de formação (bronze, latão, aço, ferro fundido) têm uma resistência quanto a temperaturas elevadas.

Principais defeitos: Desgaste do calibre do alojamento das válvulas e trinca do material estrutural

Toda estrutura e componentes acima mencionados se agregam com as seguintes funções:• Gerenciar a abertura e fechamento das válvulas (admissão

e descarga);• Realizar o trabalho quanto à velocidade, torque e potência

do motor: TAXA DE COMPRESSÃO.

Válvulas A válvula é um dispositivo que permite a entrada de mis-tura ar combustíveis (ciclo Otto) e ar (ciclo Diesel).

Figura 4

Existem dois tipos de válvulas: de admissão e descarga. A primeira abre-se para permitir a entrada da mistura combus-tível/ar (ou ar puro, conforme o caso) no interior do cilindro, a outra, de descarga, abre-se para dar saída aos gases queimados. Essas válvulas se posicionam fechadas vedando o cilindro.

Nos motores de ciclo Otto e ciclo Diesel a estrutura da vál-vula tem uma formação de acordo com o formato da câmara de combustão:a) Convexa: Sua formação tem uma elevação na cabeça

aumentando o seu volume, proporcionando uma resis-tência maior de trabalho.

b) Côncava: Sua formação tem uma cavidade na cabeça eli-minando pela extremidade a temperatura da queima de combustão.

c) Plana: Sua formação não tem alteração na cabeça, é total-mente plana sendo utilizada e calculada de acordo com o volume da câmara de combustão pelo fabricante.

A válvula é constituída da seguinte forma:

a) Cabeça: Componente de formação estrutural que fun-ciona dentro da câmara de combustão, realizando a veda-ção. O calor gerado pela queima dos gases eleva a tempe-ratura.

b) Margem: Componente de formação estrutural que define desgaste de funcionamento quanto à vedação da válvula. Fica situada entre a face de assentamento e a cabeça. A margem assegura, de acordo com o desgaste, a estrutura e eficiência da face de assentamento, evitando que ela sofra deformidades quanto ao afundamento pela ação do calor da combustão.

c) Face de assentamento: Componente de formação estru-tural que realiza o trabalho em conjunto com a sede de vál-vula realizando a vedação e transferindo calor. A tempera-tura da queima dos gases no ciclo Otto pode chegar à 450 °C dentro da câmara de combustão, com isso, o ângulo da face de assentamento é diferente do ângulo da sede de vál-vula para evitar que a válvula se agarre a sua própria sede.

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Para que aconteça a vedação correta entre a válvula e a sede da válvula, existe um processo de trabalho na válvula chamado – Esmerilhar Válvulas, o qual é definido como um movimento (trabalho) manualmente na haste da vál-vula rotativa alternado. Onde é colocado um abrasivo na face de assentamento da válvula e flexionando a válvula na sede de válvulas acontece o ajuste quanto à vedação.

O contato do atrito da face de assentamento da válvula com a sede de válvulas realiza a vedação.

d) Haste: Componente de formação estrutural que define o comprimento (tamanho) da válvula e tem a função de des-colar a válvula dentro do guia de válvulas. Não pode haver ranhura e empeno, pois esse componente determina o grau de abertura da válvula e controla o fluxo de entrada e saída dos componentes de combustão.

e) Canaleta: Componente de formação estrutural que possui uma cavidade ou canal onde se encaixam as chavetas para fixar o conjunto móvel da válvula.

f ) Pé de válvula: Componente de formação estrutural que recebe o movimento dos balancins, balanceiros e tuchos.

Nos motores de combustão interna, geralmente a vál-vula de admissão tem o diâmetro da cabeça maior que a da descarga. Facilitando o fluxo da entrada do ar (ciclo Diesel) e a mistura ar/combustível (ciclo Otto) no interior do cilindro, permitindo assim, sua eficiência volumétrica. A face de assentamento da válvula de descarga possui uma área de contato maior que a de admissão, pois a tempe-ratura de trabalho é mais elevada de forma que não têm lubri-ficação, somente gases queimados. Na estrutura da válvula de descarga possui sódio metálico no interior da sua haste, dissi-pando melhor a temperatura.

Conjunto Móvel de válvula

O conjunto móvel de válvula é formado pelos seguintes componentes:

a) Mola: Fabricada de aço especial, tem como principal função realizar o fechamento da válvula.

Sua tensão mecânica é determinada de acordo com o tipo do motor. Seu comprimento é de acordo com o ângulo e

profundidade de deslocamento para dentro da câmara de combustão.

Nos motores que possuem duas molas para cada válvula tem como função realizar o fechamento das válvulas mais rápido. Geralmente, o comando de válvulas que tem o res-salto (Cames) de abertura de válvula com ângulos meno-res, de acordo com a rotação do motor, pode possibilitar a flutuação de válvulas. As molas possuem hélices de assen-tamento no prato em sentido contrário uma da outra, para evitar que as mesmas girem e desgastem a sua sede.

Figura 6

b) Prato: Recebe e posiciona a mola, centralizando-a para fle-xionar a mesma, alojando as chavetas para o travamento.

Figura 7

c) Chaveta: O ângulo de travamento e comprimento é deter-minante para se alojar entre a válvula, canaleta e a mola.

Figura 8

Retentores de válvulas

São vedadores que se alojam geralmente nos guias de válvulas, tendo a função de reter ou impedir a passagem de óleo lubrificante pela haste da válvula para dentro da câmara de combustão. Sua estrutura tem o corpo metálico revestido por borracha sintético ou polietileno com uma mola retentora com uma tensão variável quanto a dilatação térmica.

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Árvore de Comandos de válvulas

A nomenclatura sugere algumas ramificações quanto a sua utilização. Na sua estrutura física possui diversos ressal-tos (Cames) engrenagens, alojamentos no seu comprimento, podendo exercer várias funções, tais como:• Acionar a bomba de combustível (mecânica);• Movimentar o eixo do distribuidor (movimento rotativo);• Acionar a bomba de óleo através de engrenagem ou aco-

plamento direto e exercer a sua principal função;• Acionar e movimentar os tuchos através dos Cames para o

mesmo comandar a abertura e fechamento da válvula.

Sua localização pode estar acoplada no cabeçote ou no bloco. Seu material de formação geralmente é de ferro fun-dido. O seu movimento rotativo variável precisa de lubrifica-ção sobre pressão para mantê-lo refrigerado e lubrificado, diminuindo o atrito dos seus alojamentos de fixação.

Nota: Não pode ser retificado ou usinado, pois os Cames de acionamento de abertura e fechamento das válvulas pos-suem ângulos e tempo de abertura (admissão / descarga).

Os principais defeitos são:• Desgastes dos Cames (ressaltos) por falta de lubrificante;• Entupimento do canal de lubrificação;• Quebra ou trinca do material estrutural.

Figura 10

Os componentes Atuadores da árvore de comando de vál-vulas são:

1. Tucho: Sua estrutura (corpo) pode ser mecânico ou hidráulico, que tem a função de exercer e participar do mecanismo de acionamento da válvula o qual, recebe e transmite o movimento do Came (ressalto) da árvore de comando de válvulas para realizar a abertura da válvula.

Tucho Mecânico: Sua estrutura é somente um corpo espe-cífico, que trabalha alojado no bloco ou cabeçote posicio-nado no Came (ressalto) do comando de válvulas, rece-bendo o movimento rotativo e transmitindo ao balancim ou vareta. Sua folga (regulagem) é mecânica. A sua lubri-ficação é por salpico ou forçada (por gravidade ou escoa-mento).

Tucho Hidráulico: Sua estrutura é um corpo que no seu conteúdo há um êmbolo com agregados, que trabalha com óleo do sistema de lubrificação sobre pressão, canali-zado por orifícios de passagens (fluxo) que exercem lubri-ficação constante.

Os motores que utilizam tuchos hidráulicos obtém no seu funcionamento maior silêncio e suas folgas de regulagem

se ajustam de acordo com a pressão do óleo, não existindo folgas das válvulas.

A pressão do óleo no início de abertura de cada válvula elimina a folga da válvula exatamente no instante progra-mado de cada ciclo.

Figura 11

2. vareta: Condutor de movimento dos tuchos para os balancins. O seu comprimento determina a folga utilizada entre o balancim e a válvula. Geralmente, na suas extre-midades tem um furo ou orifício que serve para conduzir ou encaminhar o óleo para os tuchos e balancins. Excesso de folga ou pouca folga, pode no movimento de trabalho empenar ou pular do alojamento, dependendo da rotação do motor.

Figura 12

3. balancim: Último atuador da árvore de comando de vál-vulas que tem como função alavanca articuladamente no eixo recebendo ação da vareta e transmitindo-a para a vál-vula.

O balancim trabalha em um eixo fixo por prisioneiros no cabeçote, que tem como função (eixo) prender e canali-zar sob pressão o óleo lubrificante, diminuindo o atrito do balancim no eixo. A falta de óleo lubrificante desgasta o parafuso de regulagem da folga determinada pelo fabri-cante e aumenta o atrito da face de contato com a válvula, causando ruídos e vibrações ao motor.

acionamento da Árvore de Comando de válvulas

O acionamento é realizado por engrenagens dentadas que são fixas por alojamento, parafuso ou prisioneiros na árvore de comando de válvulas e no eixo virabrequim que são interligados da seguinte forma: direto ou indireto.

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1. Direto por engrenagens: A engrenagem do eixo vira-brequim (eixo de manivelas) trabalha em conjunto com a engrenagem do eixo de comando de válvulas, onde o movimento inicial de partida acontece no eixo virabre-quim. O contato entre as engrenagens é constante ele-vando a área de atrito e com isso, aumentando o desgaste das engrenagens. Para obter uma durabilidade e diminuir o ruído é preciso lubrificá-las. Essa lubrificação é feita por “salpico”, ou seja, um ponto fixo com pulverização do óleo no contato direto ou indireto na área de atrito.

Geralmente as engrenagens são constituídas de materiais diferentes tais como: alumínio, bactelite, naylon (engrena-gens da árvore de comando de válvulas).

Figura 13

2. indireto com corrente: Não existe contato “direto” entre as engrenagens. Suas realizações são separadas e inter-ligadas por corrente. O momento de partida inicial do motor (comando de manivelas) é transmitido por corrente de comando para a árvore de comando de válvulas que geralmente fica localizada no bloco.

A lubrificação é realizada no bloco por pressão através do tensionador da corrente de comando que lubrifica e diminui o atrito da corrente no tensionador e nas engrena-gens. Esse sistema traz segurança e durabilidade ao motor. Nos motores multiválvulas o tensionador é constituído de material de sintético, polietileno ou bactelite, tendo duas funções principais: tensionar a corrente de comando e diminuir o ruído da corrente.

Figura 14

3. indireto com engrenagens intermediárias: Não existe contato direto entre as engrenagens. Suas localizações são separadas e interligadas por correia dentada. O momento de partida inicial do motor (comando de manivelas) é transmitido por correia dentada para a árvore de comando de válvulas que geralmente fica localizado no cabeçote.

Nesse sistema não tem lubrificação. A tensão da correia determina a vida útil deste sistema.

Figura 15

No manual do proprietário dos veículos, determina o plano de manutenção do motor, informando por kilometragem o tempo de durabilidade da correia dentada.

O tensionador da correia dentada funciona flexionando a tensão da correia de acordo com o movimento inicial de partida.

Alguns defeitos deste sistema diminuem a vida útil da cor-reia. Tais como: óleo na correia dentada, excesso de quilo-metragem (quantidade), tensão em demasia, excesso de tensão sobre a correia.

Cilindros

Os cilindros se alojam no bloco do motor, tendo uma função principal: determinar pelo seu diâmetro e profundi-dade a capacidade volumétrica do motor. Os êmbolos tra-balham alojados nos cilindros, se deslocando do PMS para o PMI, realizando o movimento retilíneo alternado. Os cilindros podem ser usinados no próprio bloco ou removíveis Quando é fixa ao bloco (usinados) a manutenção quanto ao funcionamento determina a vida útil, de acordo com o des-gaste entre o cilindro e anéis de segmento, podendo ser reti-ficado. Tendo uma medida (diâmetro) alterada ou encamisada (aloja sobreposto ao cilindro uma nova camisa – STD). Os cilindros que possuem camisas removíveis, quando na manutenção ocorre um desgaste. Desta forma, não se retifica, substitui colocando uma camisa nova.

Nota: Quando substitui a camisa, deve-se verificar a vedação da camisa nova que se alojará no bloco, pois o alojamento pode haver impurezas. Ao substituir a camisa, colocar o vedador novo na sede da camisa ao bloco, pois o sistema de arrefecimento é independente do sistema de lubrificação.

As camisas podem ser secas, quando não tem contato com o líquido do sistema de arrefecimento ou úmidas quando tem.

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bloco do Motor O bloco do motor é onde se alojam a maior parte dos com-ponentes móveis. Sua estrutura geralmente é fabricada de ferro fundido ou liga leve. Por ser resistente, outros componentes são fixos na sua estrutura tais como: alternadores, compressor de ar condi-cionado, bomba hidráulica, etc.. Nos motores nacionais de ciclo Otto e ciclo Diesel geral-mente os blocos são fabricados de ferro fundido. A relação custo-benefício é relevante, pois a manutenção quanto a retífica, usinagem e recurso de peças em reposição diminui o custo final. Nos motores que utilizam blocos de liga leve, melhoram consideravelmente a relação peso-potência. Porém, os recur-sos utilizados na manutenção são limitados. O bloco do motor pode ser qualificado da seguinte forma: fundido inteiriço ou boxer.

1. Fundido inteiriço: Parte estrutural única, componentes constituídos somente em uma peça. Exemplo: Motor HP, motor VHC.

Figura 17

2. boxer: A parte estrutural se divide em duas partes. Exem-plo: motor do Fusca, Brasília.

Figura 18

O bloco do motor se constitui em duas partes:1. Conjunto Fixo: Cilindros, dutos de arrefecimento, canal

de pressão óleo, mancais (fixo), alojamento e prisioneiros para fixação de agregados.

2. Conjunto Móvel: Êmbolo (pistão), pinos de êmbolo, anéis de segmento, bielas, bronzinas (casquilhos), árvore de manivelas, volante motor.

Conjunto Móvel do bloco do Motor

1. Pistão: É a parte móvel da câmara de combustão, recebe a força de expansão dos gases queimados, transmitido-a a biela, por intermédio de um pino de aço (pino do pistão). É em geral fabricado em liga de alumínio.

2. biela: Braço de ligação entre o pistão e o eixo de mani-velas, recebe o impulso do pistão, transmitindo-o ao eixo de manivelas (virabrequim). É importante salientar que o conjunto biela-virabrequim transforma o movimento reti-líneo do pistão em movimento rotativo do virabrequim.

3. bronzinas: Conhecida como “casquilho”, sua função é essencialmente proteger e prolongar a vida dos elemen-tos móveis de maior responsabilidade e custo, como a árvore de manivelas e o seu alojamento. A brozina deve sofrer os danos que, de outro modo, iriam alcançar a outra peça. As bronzinas podem ser inteiriças, ou bipartidas e possuir ou não flange.

Figura 19

4. anéis de segmento: Os anéis de segmento são instalados em cavidades especiais (canaletas) na parte mais alta do êmbolo, sobre o pino. Esses anéis possuem um entalhe que permite sua inserção na cavidade e também lhes dá certa elasticidade, indispensável para que a superfície de traba-lho se conserve sempre aderida à parede do cilindro.

5. virabrequim (Eixo de manivelas, Árvore de manive-las): Eixo motor propriamente dito, o qual, na maioria das

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vezes, é instalado na parte inferior do bloco, recebendo ainda as bielas que lhe imprimem movimento.

6. volante do Motor: Tem como função acumular a energia mecânica desenvolvida no tempo de combustão e for-necê-la ao motor nos tempos mortos que são admissão, compressão e descarga, permitindo que ele se mantenha equilibrado. Aloja a cremalheira, que recebe o movimento do pinhão do motor de partida para iniciar o funciona-mento do motor e serve de suporte de apoio ao disco da embreagem, que transfere o movimento ao sistema de transmissão.

CáRTER O cárter é um recipiente metálico que protege e assegura a lubrificação de certos mecanismos. Deve o seu nome ao engenheiro inglês J. Harrisson Carter que o propôs durante uma exposição das bicicletas Sunbeam em 1889 vindo a ser adoptado pela marca a partir de 1897. O cárter envolve a parte inferior do motor alojando a cam-bota (virabrequim) e protegendo as partes móveis de objectos estranhos. Tem funções diferentes consoante o tipo de motor em que esteja aplicado.

Ventilação do Cárter Durante o funcionamento do motor, uma pequena quantidade de combustível não consumido na deflagração no cilindro bem como gases de escape podem atravessar os segmentos dos pistões e chegar ao cárter. Se estes gases se mantiverem e condensarem no interior do cárter provocarão a diluição do óleo e diminuindo assim as suas propriedades lubrificantes. A presença de água pode ainda provocar a oxi-dação de algumas das peças do motor. Para contrariar esta situação há um sistema de ventilação do cárter que lhe fornece ar fresco do filtro de ar e que sai, atravessando uma válvula especial colocada no próprio cárter, para o colector de admissão. Este, estando a uma menor pres-são do que o cárter, tem um efeito de sucção sobre os gases presentes impedindo a sua concentração. Motores antigos ou danificados podem gerar fugas signi-ficativas de vapores através dos segmentos dos pistões para o cárter, fugas essas que o sistema de escoamento do ar não consiga aspirar. Em consequência pode haver perda de potên-cia e ser necessário retificar o motor.

Figura 20

FunCIOnAMEnTO DO MOTOR Motores de combustão interna se baseiam em modelos termodinâmicos ideais, como ciclo de Otto ou ciclo Diesel, o que se refere a forma como ocorre cada fase de funcionamento do motor. Estas denominações não se referem ao combustível ou mecanismo do motor, mas, sim aos processos pelos quais passam os gases no interior do motor. Máquinas inspiradas no ciclo de Otto são chamadas moto-res de ignição por faísca, as inspiradas em ciclo Diesel são motores de ignição por compressão. Ambos os tipos podem ser construídos para operar em dois ou quatro tempos, o que significa que cada ciclo de funcionamento pode ocorrer em uma ou duas voltas do eixo de manivelas.• Motores do ciclo Otto: são aqueles que aspiram a mis-

tura ar-combustível preparada antes de ser comprimida no interior dos cilindros. A combustão da mistura é pro-vocada por centelha produzida numa vela de ignição. É o caso de todos os motores a gasolina, álcool, gás, ou meta-nol, que são utilizados, em geral, nos automóveis.

• Motores do ciclo Diesel: são aqueles que aspiram ar, que após ser comprimido no interior dos cilindros, recebe o combustível sob pressão superior àquela em que o ar se encontra. A combustão ocorre por auto-ignição quando o combustível entra em contato com o ar aquecido pela pressão elevada. O combustível que é injetado ao final da compressão do ar, na maioria dos motores do ciclo Diesel é o óleo Diesel comercial, porém outros combustíveis, tais como nafta, óleos minerais mais pesados e óleos vegetais podem ser utilizados em motores construídos especifica-mente para a utilização destes combustíveis. O processo Diesel não se limita a combustíveis líquidos. Nos motores segundo o processo Diesel podem ser utilizado também carvão em pó e produtos vegetais. Também é possível a utilização de gás como combustível no processo Diesel, nos motores conhecidos como de combustível mistos ou conversíveis, que já são produzidos em escala considerá-vel e vistos como os motores do futuro.

Para os combustíveis líquidos, as diferenças principais entre os motores do ciclo Otto e do ciclo Diesel são:

Motores de Combustão interna a Pistão

Característica Ciclo otto Ciclo diesel

Tipo de Ignição Por centelha (vela de ignição) Auto-ignição

Formação da mistura No carburador Injeção

Relação de Compressão 6 até 8 : 1 16 até 20 : 1

No motor Otto de injeção o combustível é injetado na vál-vula de admissão, ou diretamente na tomada de ar do cilindro antes do término da compressão.

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PrInCíPIos da terModInâMICa

Todas as atividades físicas que realizamos no dia-a-dia (caminhar, deslocar objetos) podem ser consideradas como trabalho que vai aumentar a energia do ambiente. Além disso, nós continuamente perdemos energia, irradiando-a na forma de calor, sempre que a temperatura de nosso corpo é maior do que a externa. Posteriormente, a energia assim perdida é recuperada através dos alimentos e da respiração. Todo sistema pode ser observado do ponto de vista das trocas de energia com o ambiente externo. É esse o aspecto que interessa à Termodinâmica, que estuda as leis pelas quais os corpos trocam (cedendo e recebendo) trabalho e calor com o ambiente que os circundam. Mais particularmente, a Termo-dinâmica se ocupa das transformações de calor em trabalho que ocorrem em todos os motores térmicos (motor a explo-são, motor a reação, máquina a vapor, etc.). A Termodinâmica se baseia em duas leis, conhecidas como princípios da Termodinâmica:• O primeiro princípio da Termodinâmica é uma extensão

do princípio da conservação da energia mecânica. Além do trabalho, ele inclui também o calor como forma de troca de energia.

• O segundo princípio da Termodinâmica estabelece algumas limitações à possibilidade de transformar calor em trabalho.

CIClO OTTO (VOluME COnSTAnTE) Em 1862, Beau de Rochas enunciou o ciclo de “quatro tempos” que, primeiramente, o alemão Otto aplicara a um motor térmico, de onde surgiu em algumas obras a designação de “Ciclo Otto”. Teoricamente, o ciclo enuncia-se da seguinte maneira: o enchimento do cilindro efetua-se com a pressão atmosférica, pois que: AB = Compressão adiabática; BC = Elevação brutal da pressão em volume constante; CD = Expansão adiabática; DA = Baixa brutal de pressão em volume constante.

O esvaziamento do cilindro se efetua em pressão atmosférica.

Primeira fase: compressão adiabática Efetuada de maneira adiabática, a compressão leva os gases a certa temperatura, contudo insuficiente para provocar a inflamação.

Segunda fase: transformação isovolumétrica Introduz-se uma fonte quente destinada a elevar instan-taneamente a pressão dos gases (faísca elétrica) sem que o pistão tenha tempo de deslocar-se durante essa transforma-ção de volume constante.

Terceira fase: expansão adiabática Terminada a inflamação, a massa gasosa distende-se de maneira adiabática e o fim dessa distensão corresponde a uma baixa sensível de pressão.

Quarta fase: expansão isocórica A abertura do escapamento provoca uma baixa brutal de pressão que leva o interior do cilindro à pressão atmosférica enquanto o pistão bascular em ponto morto (volume constante).

Figura 21

CIClO QuATRO TEMPOS, CIClO OTTO O ciclo segue os tempos indicados anteriormente sendo que, no 1º tempo, admite-se uma mistura ar combustível. A combustão é iniciada por uma centelha (spark), gerada no interior do cilindro por uma vela (spark plug). A mistura ar-com-bustível, que é feita pelo carburador ou pela injeção eletrônica, é preparada aproximadamente nas seguintes proporções: 14,8:1 - 14,8 partes de ar para 1 parte de gasolina 9,0:1 - 9,0 partes de ar para 1 parte de álcool

A mistura entra no cilindro à pressão atmosférica e é com-primida pelo cilindro. Nos motores a gasolina, a taxa de com-pressão é, aproximadamente, de 9:1 e, nos a álcool, 12:1.

CIClO DE DIESEl Quando Diesel se interessou pelo motor térmico, procu-rou realizar industrialmente um motor concebido segundo o ciclo de Sadi Carnot. Sabe-se que a realização deste primeiro motor manifestou-se impossível. Diesel abandonou este ciclo, devido aos perigos que o mesmo apresentava pela compres-são elevada demais (250kg); substituiu-o por um ciclo mais simples, conhecido como o nome de “ciclo Diesel”, cujo deta-lhe dá-se em seguida.

Figura 22

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O enchimento e o esvaziamento do cilindro efetuam-se com a pressão atmosférica, pois que: AB = compressão adiabática do ar puro aspirado antes; BC = combustão em pressão constante; CD = expansão adiabática; DA = baixa brutal da pressão.

Primeira fase: compressão adiabática O ar puro aspirado anteriormente é comprimido e atinge uma temperatura suficiente para provocar a inflamação do combustível injetado.

Segunda fase: compressão isobárica No começo da distensão, a combustão efetua-se em pres-são constante, quando o volume aumenta e a expansão dos gases compensa a queda de pressão devida ao aumento de volume.

Terceira fase: expansão adiabática A expansão efetua-se sem troca de calor com as paredes do cilindro.

Quarta fase: baixa de pressão A abertura brutal do escapamento produz uma queda rápida da pressão enquanto o pistão báscula em ponto morto (volume constante). O ciclo Diesel aplica-se aos motores lentos estudados para a propulsão dos barcos. Dificilmente realizável em um motor de regime elevado, como carros leves e veículos industriais, os engenheiros que continuaram o trabalho de Diesel o substitu-íram por um motor de ciclo misto cujo funcionamento relacio-na-se ao mesmo tempo com o ciclo Diesel e com o de Beau de Rochas (Otto).

CIClO QuATRO TEMPOS, CIClO DIESEl O engenheiro Rudolf Diesel (1858-1913), em fevereiro de 1892 publicou em Berlim um fascículo intitulado “Teoria e construção de um motor térmico racional” onde expunha suas idéias para a realização prática do ciclo de Carnot. Ainda na Alemanha, começa a construção do seu primeiro motor em Ausburgo. Em 1897, utilizando um já melhorado (monocilíndrico, diâmetro de 250 mm, curso de 400 mm e consumo de 247g de combustível por cavalo e por hora), desenvolve 20HP a 172rpm e rendimento térmico de 26,2% (os motores a gasolina rendiam 20% e os a vapor 10%). O motor desenvolvido, trabalhando a quatro tempos, possui basicamente duas grandes diferenças de um motor a gasolina:1. O motor aspira e comprime apenas ar.2. Um sistema de injeção dosa, distribui e pulveriza o com-bustível em direção dos cilindros. O combustível inflama-se ao entrar em contato com o ar, fortemente aquecido pela com-pressão. Utiliza taxa de compressão de, aproximadamente 19:1.

PotênCIa do Motor

A potência é por definição função do torque fornecido sobre o virabrequim, e da velocidade de rotação do motor. Um motor então, se caracteriza por sua curva de potência (potência máxima desenvolvida a cada velocidade de rotação admissível). O rendimento se caracteriza pela eficácia do processo de conversão da energia introduzida pelo combustível, em traba-lho realizado no eixo virabrequim. Devemos levar em conta os dois termos acima menciona-dos, pois:• Potência: Função do torque sobre a árvore e da velocidade

de rotação.• Rendimento: Caracteriza a eficiência da transformação.

Figura 23

• Potência efetiva: Potência medida sobre a árvore do motor ou no freio do dinamômetro.

• Potência indicada: Potência total desenvolvida nos cilin-dros devido à pressão do fluido motor sobre os pistões.

• Potência perdida por atritos: ○ Elementos móveis: pistão/biela, pistão/cilindro, etc.. ○ Auxiliares: distribuição, bomba d’àgua, bomba de

óleo, etc..

CIlIndrada

A cilindrada ou volume de deslocamento do motor é defi-nido como o volume varrido pelo deslocamento de uma peça móvel numa câmara hermeticamente fechada durante um movimento unitário. No caso específico dos motores de combustão interna, a cilindrada é o volume varrido por um pistão dentro de um cilindro entre o ponto morto superior (PMS) e o ponto morto inferior (PMI), por conseguinte para uma ida e volta. Exemplo: Um motor de automóvel com uma cilindrada de 2 litros (real-mente 2 l/rotação) aspira e expira dois litros de gás por cada volta do virabrequim. Quando o virabrequim faz uma volta, todos os pistões fizeram uma ida e volta. Em duas voltas do virabrequim são aspirados dois litros de gás combustível e expirados outros dois litros de gases de escape, quatro litros no total.

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CálCulO DA CIlInDRADA O cálculo da cilindrada parte de dois dados normalmente conhecidos num motor a pistões: o diâmetro e o curso. A partir da fórmula da área do circulo em função do raio obtém-se a mesma em função do diâmetro:

C = π x r2 x c x n

Onde:C = Cilindradar = Raio do cilindroc = Curso do pistão n = Número de cilindros

Exemplo: O motor de um Ômega GLS (GM). Em seu catálogo têm-se

os seguintes dados: Motor dianteiro Longitudinal M.P.F.I Número de cilindro → 04 Diâmetro de cilindros → 86,0 mm Curso do pistão → 86,0 mm Taxa de compressão → 9,2:1

Assim: C = 3,14 x (4.3)2 x 8.6 x 4 = 1.997,22 cm3

Conhecido, no mercado, como 2.0 ou 2,0 litros

taxa de CoMPressão

Relação matemática que indica quantas vezes a mistura ar/combustível ou simplesmente o ar aspirado (no caso do diesel) para dentro dos cilindros pelo pistão é comprimido dentro da câmara de combustão antes que se inicie o processo de queima. Assim, um motor a gasolina que tenha especificada uma taxa de compressão de 8:1, por exemplo, indicam que o volume aspirado para dentro do cilindro foi comprimido oito vezes antes que a centelha da vela iniciasse a combustão.

Figura 34

Do ponto de vista termodinâmico, a taxa de compressão é diretamente responsável pelo rendimento térmico do motor. Assim, quanto maior a taxa de compressão, melhor será o aproveitamento energético que o motor estará fazendo do combustível consumido. Por esse motivo é que os motores à diesel consomem menos que um similar a gasolina: funcio-nando com taxas de compressão altíssimas (17:1 nos turbo

diesel e até 22:1 nos diesel aspirados), geram a mesma potên-cia consumindo menos combustível. Há limitações físicas e técnicas para a simples ampliação da taxa. No primeiro caso, ocorre a dificuldade de obtenção de câmaras de combustão minúsculas. Já o seguinte apre-senta restrições quanto às propriedades do combustível, i.e., técnicas, o quanto cada um “tolera” de compressão antes de se auto-inflamar (octanagem).

A taxa de compressão é calculada da seguinte forma:

V vTC

v+=

Onde:TC = Taxa de CompressãoV = Volume total (cilindrada de cada cilindro)v = Volume morto (câmara de combustão)

sIsteMa de arrefeCIMento

FunCIOnAMEnTO O Sistema de arrefecimento é o sistema que controla a temperatura do motor a explosão de um automóvel. Nos automóveis mais antigos existia somente a preocupação de se dissipar o calor gerado pelo motor, mas nos atuais devido ao gerenciamento eletrônico do motor qualquer mudança na sua temperatura é alterado a quantidade de combustível injetado e o ponto de ignição. Portanto quando o sistema de arrefecimento trabalha na temperatura ideal o motor terá maior durabilidade, menor desgaste e atrito, maior economia de combustível, menos manutenção, emitirá menos poluente e aumentará seu desempenho. A bomba força a circulação do líquido de arrefecimento pelo sistema. Enquanto o líquido de arrefecimento não atinge a sua temperatura normal de funcionamento, a válvula termos-tática impede seu fluxo para o radiador. Quando a temperatura do líquido de arrefecimento atingir a sua faixa definida como normal, parte do fluxo será direcionada para o radiador pela válvula termostática. Quando a temperatura se aproximar do limite máximo, todo o fluxo do líquido de arrefecimento será direcionado para o radiador pela válvula termostática, permi-tindo assim que todo o conteúdo do radiador flua de volta para o motor atingindo a eficiência máxima na troca de calor. Quando a temperatura do líquido de arrefecimento aumenta, o seu volume e a pressão também aumentam. As válvulas localizadas na tampa do reservatório de expansão são responsáveis pelo controle da pressão do sistema. O obje-tivo do sistema é operar sob pressão é aumentar o ponto de ebulição evitando danos ao motor.

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PRInCIPAIS COMPOnEnTES• Líquido de arrefecimento: uma mistura de água e aditivo

(coolant). Sua função é efetuar a troca de calor, ele ganha calor quando passa pelo motor a explosão e perde calor ao passar no radiador.

• bomba: Bombeia o líquido de arrefecimento fazendo cir-cular no sistema, geralmente é acionada pela correia junto com o alternador.

• Radiador (automóvel): Quando o líquido de arrefeci-mento passar por ele perde calor, baixando a sua tempe-ratura e conseqüentemente a do motor.

• válvula termostática: Bloqueia ou desvia o ciclo do líquido, para não passar pelo radiador enquanto o motor não esti-ver à temperatura de trabalho. Quando o motor estiver na sua temperatura de trabalho a válvula se abre permitindo a passagem do líquido para o radiador. A válvula termostática antiga possui acionamento mecânico e em alguns automó-veis já estão sendo fabricados com válvula termostática elé-trica controlada pela central de injeção eletrônica.

• sistema de passagem de ar forçado: Utilizado para forçar a passagem de ar pelo radiador quando o automóvel esti-ver em baixa velocidade. O mais antigo é uma hélice aco-plada à bomba que gira em uma rotação proporcional a do motor. Nos mais modernos é utilizado um eletro-ven-tilador (motor elétrico com uma hélice) e em caminhões é utilizado o mesmo sistema antigo com uma embreagem (denominada Visgo) entre a hélice e a bomba que diminui a velocidade da hélice com temperaturas menores.

• Mangueiras: Fazem as conexões entre os componentes do sistema.

• sensor de temperatura: Informa a temperatura do líquido de arrefecimento do motor para o módulo de injeção ele-trônica e/ou indicadores de temperatura.

• Tanque de Expansão: Contém o bocal de abastecimento do líquido de arrefecimento e permite o controle do nível do sistema.

• Tampa do tanque de expansão: Contém válvulas que permite o controle de pressão do sistema

• Termo-interruptor: É responsável (nos sistemas que o pos-suem) pelo acionamento do eletro-ventilador em função da temperatura do líquido de arrefecimento. Existe siste-mas de arrefecimento em que a unidade de controle do motor recebe as informações do(s) sensor(es) de tempe-ratura e controlam diretamente o(s) eletro-ventilador(es), sem a necessidade do termo-interruptor.

• válvula termostática: Controla o fluxo do líquido de arre-fecimento em função da temperatura. Em alguns motores, pode existir mais de uma válvula termostática, pela neces-sidade de mais de 2 fluxos diferentes para o líquido de arrefecimento (ex: Tecnologia FSI).

PRInCIPAIS DEFEITOS Com o objetivo de minimizar a ação corrosão e outros agentes que prejudicam o bom funcionamento do sistema, devemos efetuar a verificação do sistema de arrefecimento de acordo com as instruções do fabricante. Devemos ressaltar a importância da correta proporção de aditivo na água que irá variar de acordo com a aplicação do veículo. Consulte a fabricante, que pode informá-lo das pro-porções corretas para cada modelo e tipo de aplicação.• Verificação das mangueiras: Para a verificação das man-

gueiras devemos iniciar pela inspeção visual do sistema, quem consiste em verificar se não há ressecamentos e deformações. Após essa verificação devemos aplicar atra-vés de uma bomba manual de teste de sistema de arrefe-cimento a pressão de trabalho do sistema, para identificar possíveis vazamentos.

• Verificação da tampa reservatório do sistema de arrefeci-mento:

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1. Instalar a tampa do reservatório no analisador do sis-tema de arrefecimento do motor com adaptador.

2. Mergulhar o conjunto num recipiente com água, tomando cuidado para não molhar o manômetro.

3. Acionar a bomba manual com movimentos lentos, de forma que a pressão suba progressivamente até saírem bolhas de ar pelo orifício do adaptador.

4. Nesse instante verificar a pressão indicada no manô-metro.

Valores de Referência A abertura da válvula de sobre pressão pode variar de 1,4 a 1,6 bar até 1,6 a 1,8 bar. Consulte sempre o fabricante, para adquirir informações específicas a um determinado modelo.

sIsteMa de lubrIfICação

COMO FunCIOnA O sistema de lubrificação do motor garante que todas as suas peças móveis - especialmente pistões, virabrequins, eixo do comando de válvulas, bielas e tuchos - funcionem sem que as superfícies de contato entre eles e demais componentes realizem muito atrito entre si, diminuindo assim os desgaste elevado e superaquecimento. O óleo que circula dentro do motor fica depositado na parte baixa do bloco, conhecida como cárter, já que neste ponto - não apenas por razões físicas - ele mantém-se mais resfriado em relação ao que circula pelo motor. Do cárter, o óleo é sugado pela bomba de óleo através de um tudo coletor - que tem em sua extremidade um filtro de malha grossa (filtro de sucção) para retenção das partículas maiores de metal e outros possíveis fragmentos que possam danificar a bomba, além de realizar uma filtragem preliminar. A bomba, por pressão força o lubrificante através do filtro de óleo, que tem por função reter as partículas menores que estejam em suspensão no óleo e que poderiam interferir em sua viscosidade adequada, bem como aumentariam o atrito e até mesmo a abrasividade no contato das partes móveis. O lubrificante que sai do filtro segue por diversas passagens (pequenos canais perfurados ou criados na fundição do bloco), atingindo todos os componentes que precisam lubrificação. O primeiro fluxo chega à chamada galeria principal de óleo, disposta longitudinalmente ao bloco, com o justo objetivo de atingir assim toda a sua extensão. Desta galeria, derivam outros canais ou orifícios (conforme o motor) que atingem primeira-mente o virabrequim, atuando sobre os mancais principais. Aqui também pode haver variações de um motor para outro, mas em geral por meio de pequenos canais perfu-rados no virabrequim, o óleo é conduzido aos casquilhos das bielas. Estas por sua vez, também através de canais que ligam a cabeça ao pé da biela ou apenas uma passagem em sua cabeça, esguicham óleo dentro do corpo do pistão e nas paredes do cilindro. Seja qual for a forma de lubrificação do

cilindro, o anel inferior do pistão (anel de óleo) “raspa” a sua parede no movimento de descida, com o objetivo de que o lubrificante não seja queimado na combustão. Além de suprir algum óleo ao virabrequim, bielas e pis-tões, a galeria principal tem derivações (como efluentes de um rio), chamadas de sangrias ou tributárias, que tem o papel de distribuir fluido ao sistema de comando de válvulas. Uma outra sangria também alimenta as corrente ou engrenagens sincronizadoras do comando de válvulas, em motores que uti-lizam este sistema de sincronização. A pressão gerada pela bomba de óleo, geralmente varia bastante durante os diversos regimes de funcionamento de um motor, já que seu acionamento é feito pelo virabrequim ou pelo comando, condicionando maiores pressões apenas quando são mais elevadas as rotações do motor, justamente quando aumenta a exigência de lubrificação. Por estas razões que motores (carburados) que tem marcha lenta irregular apresenta indicações de baixa pressão de óleo. Um motor frio por outro lado, costuma registrar maior pressão de óleo do que um quente. Isso em função do aumento de viscosidade, que faz com que a bomba encontre maior difi-culdade para fazer o óleo passar pelas estreitas galerias e pelo filtro, além de explicar porque o indicador de pressão de óleo se acende toda vez que se dá partida em um motor frio. Para evitar danos a bomba nestas ou em outras situações em que a pressão suba demasiadamente, é que existe a válvula alivia-dora de pressão, que faz parte do óleo retornar ao cárter. Apesar do sistema de vedação dos pistões, quando estes não estão devidamente ajustados, estão gastos ou quebrados, ou ainda em regimes extremos de funcionamento, parte dos gases escapa entre as paredes de cilindros e pistões, aumen-tando a pressão do sistema. Para resolver este problema, existe um sistema de emissão do cárter ou de respiro, que consiste de uma mangueira que liga o sistema ao carburador ou filtro de ar e retornando ao motor para queima. Esta mangueira conduz os gases liberados por uma válvula de uma via, que se abre toda vez que a pressão dos gases do motor aumenta demais.

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PRInCIPAIS COMPOnEnTES O sistema de lubrificação típico de um motor é composto por diversos componentes que fazem circular óleo no sistema, controlam a pressão do mesmo e fazem a sua filtragem de maneira que ocorra uma lubrificação adequada em todas as áreas de atrito, sob todas as condições de funcionamento. Os principais componentes que influem no funcionamento ade-quado do sistema são:• Filtro de sucção • Bomba de óleo • Válvula aliviadora de pressão • Filtro de óleo • Galerias principais e tributárias • Canais de lubrificação de mancais e bielas

PRInCIPAIS DEFEITOSPressão do óleo muito baixa Indica que pode haver vazamento de óleo, problemas com a bomba ou insuficiência de óleo. Qualquer que seja a razão é preciso parar o carro imediatamente e chame um mecânico. Prosseguir rodando nestas condições, pode acarretar danos sérios por lubrificação inadequada ou inexistente de diversas partes do motor.

Pressão do óleo muito alta Indica que o filtro de óleo pode estar demasiadamente sujo ou até mesmo entupido, a válvula de alívio pode ter problemas ou alguma galeria entupida. Apesar ser um pouco menos grave, da mesma forma providencie reparo urgente, pois se for caso de entupimento de galerias, os riscos serão tão graves como na situação anterior.

sIsteMa de alIMentação

COMO FunCIOnA A função da carburação – A carburação desempenha um papel essencial ao permitir que o motor do automóvel arranque facilmente, tenha uma boa e progressiva aceleração, funcione economicamente, dê o máximo rendimento e não

morra. Em resumo, a sua função consiste em misturar homo-geneamente uma determinada quantidade de gasolina com outra de ar formando uma mistura gasosa e fornecendo uma proporção adequada desta mistura pulverizada ou atomizada a cada cilindro para sua combustão. O processo completo da carburação tem início quando a gasolina se mistura com o ar e termina quando ocorre a sua combustão (explosão) nos cilindros. Assim os carburadores, o coletor de admissão, as válvulas de admissão e mesmo as câmaras de explosão e os pistões intervêm na carburação. Na alimentação do car-burador interferem os seguintes elementos: um tanque de combustível colocado à distância, uma bomba que aspira a gasolina do tanque e a envia ao depósito de nível constante, ou “cuba”, do carburador e vários filtros montados no circuito que impedem a entrada de impurezas, que teriam interferên-cia, não só no carburador como na bomba. Relação da mistura ar-gasolina – Regra geral, a completa combustão da mistura é assegurada quando a sua relação em peso é de quinze partes de ar para uma de gasolina – a mistura correta. Contudo, esta relação em peso ar-combustível não proporciona a potência máxima nem, em geral, a máxima economia. O arranque, em tempo frio, poderá exigir uma mistura composta por uma parte de ar para uma parte de gasolina enquanto que, para obter o máximo de economia e uma velocidade constante e não excessiva – velocidade cruzeiro –, é necessária uma mis-tura menos rica, como seja a dezesseis partes de ar para uma de gasolina, o que se supõe a máxima economia possível para tal velocidade. A mistura deverá satisfazer as várias condições de funcionamento do motor, ou seja: rica, para o arranque; menos rica para pequenas velocidades e ralenti; pobre, para um funcionamento econômico a velocidade moderada; mais rica para acelerações e velocidades elevadas. Os produtos resultantes da combustão da mistura gasosa incluem o monó-xido de carbono (altamente tóxico), o anidrido de carbônico, hidrocarbonetos e óxidos de azoto. A proporção destes nos gases de escapamento depende da mistura.

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PRInCIPAIS COMPOnEnTES A bomba de combustível torna-se necessária num sis-tema de alimentação, já que o carburador, através do qual passa toda a gasolina, fica normalmente a um nível mais ele-vado que o tanque e bastante afastado deste.Existem dois tipos de bombas: as mecânicas, que se situam necessariamente no compartimento do motor, pois são acio-nadas por este e elétricas, instaladas normalmente próximas do tanque, afastadas do motor e do calor por este liberado. O carburador é um componente mecânico responsável pela alimentação de um motor a explosão. Ele é responsável pela criação da mistura ar/combustível e sua dosagem em motores de combustão interna, seu funcionamento é totalmente mecânico. O ar aspirado pelo pistão passa em alta velocidade pelo difusor (um estreitamento de passagem) arrastando uma porção de gasolina da cuba. A borboleta (instalada na base do carburador) que é ligada diretamente ao pedal do acelerador dosa a quanti-dade de mistura que o motor precisa aspirar. Por esta dosagem, ele determina o número de rotações por minuto. Componente extinto nos projetos dos carros mais moder-nos, substituído por uma nova tecnologia que cumpre sua função: a injeção eletrônica. O seu uso agora se restringe a competições, instalado em carros de alto desempenho ou ainda na fabricação de motos, sendo aos poucos substituído pela injeção eletrônica.

O tanque de combustível é responsável pelo armazena-mento do combustível que alimentará os ciclos do motor para geração de energia. O pescador é responsável pela pré-filtragem e captação de combustível limpo na superfície do mesmo (geralmente acoplado a bóia). A bóia é responsável pela indicação do nível de combustí-vel remanescente no tanque. O filtro de combustível deve segurar partículas maiores para que as mesmas não adentrem o carburador ou cheguem aos bicos injetores provocando o mau funcionamento do motor.

PRInCIPAIS DEFEITOS A falha na bomba de combustível pode provocar defici-ência ou falha completa do sistema de alimentação levando a parada do motor. Um tanque muito sujo por corrosão ou uso de combustível de má qualidade pode entupir rapidamente os filtros de combustível levando ao mau funcionamento ou mesmo parada do motor. O mau funcionamento da bóia ocasiona falha na indicação do nível de combustível o que pode levar a uma pane seca. O filtro de combustível, conforme mencionado anterior-mente pode ficar entupido o que ocasionará deficiência na alimentação do motor, podendo levar a sua parada. Eventuais vazamentos nas linhas de combustível devem ser sanados pois podem provocar desde a parada do motor até incêndios no carro.

sIsteMa elétrICo e IgnIção

COMO FunCIOnA A Ignição automotiva ou sistema de ignição está presente nos motores a explosão, é criada uma faísca elétrica dentro da câmara de combustão para queima da mistura ar/combustível, ou seja, é uma ignição elétrica, sendo usado apenas nos moto-res de ignição por centelha, o ciclo Otto. Motores que utilizam o ciclo diesel utilizam a ignição por compressão e não utilizam eletricidade para esta função, não con-tendo deste modo nenhum dos equipamentos citados abaixo.

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PRInCIPAIS COMPOnEnTES O magneto foi o primeiro sistema de ignição, é um gera-dor de eletricidade. Este componente não é mais utilizado. O principal componente é a bobina de ignição, através do fenômeno da indução consegue elevar a baixa voltagem disponível no sistema elétrico do automóvel em uma tensão alta o suficiente para vencer a resistência encontrada dentro da câmara de combustão devido a alta pressão. O distribuidor direciona a corrente ao cilindro que se encontra no momento da explosão, para isso trabalha sincro-nizado com o motor. Os cabos de ignição são responsáveis por conduzir a alta tensão produzida na bobina até as velas sem perda, passando ou não pelo distribuidor. O platinado é uma chave liga/desliga que fica posicio-nado de modo que sua abertura dispare a faísca na bobina, fica localizado dentro do distribuidor em contato ao seu eixo que possui um ressalto. Esse componente está obsoleto, por ter um desgaste elevado. A bobina impulsora substitui o platinado, é um gerador de sinal indutivo, ou seja não entra em contato com o eixo garantindo maior durabilidade. A vela conduz a alta tensão para dentro da câmara de combustão através do eletrodo central produzindo a faísca. Nos sistemas mais modernos o sistema de ignição foi incorporado à central de injeção eletrônica, onde é controlado e modificado momento do disparo da bobina de acordo com os mapas de ignição contido na central. Nos sistemas modernos também está extinto o distribui-dor, sendo este substituído pela ignição estática.

PRInCIPAIS DEFEITOS A descontinuidade no cabo de ignição gera falhas na faísca ignitora provocando perda de rendimento no funcionamento do motor, com deficiência em um ou mais cilindros. O desgaste das velas leva ao aumento do gap, também gerando falhas na faísca ignitora. A perda de indução da bobina leva à faíscas menos eficien-tes podendo provocar em casos extremos à completa falha do motor.

sIsteMa de Injeção eletrônICa

COMO FunCIOnA injeção eletrônica é um sistema de alimentação de combustível e gerenciamento eletrônico de um motor de um automóvel - motor a explosão. Sua utilização em larga escala se deve a necessidade das indústrias de automóveis em redu-zirem o índice de emissão de gases poluentes. Esse sistema permite um controle mais eficaz da mistura admitida pelo motor, mantendo-a mais próximo da mistura estequiométrica (mistura ar / combustível), isso se traduz em maior economia de combustível já que o motor trabalha sempre com a mistura adequada e também melhora a performance do motor. O sistema faz a leitura de diversos sensores espalhados em pontos estratégicos do motor, examina as informações e com base em outras informações gravadas em sua memória envia comandos para diversos atuadores espalhados em pontos estratégicos do motor. Esse procedimento é efetuado varias vezes por minuto com base nos movimentos do virabrequim.

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PRInCIPAIS COMPOnEnTES Esse sistema possui muitos componentes, o principal é a Central, onde ficam gravadas as informações do veiculo e os seus parâmetros de fábrica, ela também realiza os cálculos programados para gerenciar o motor (alimentação e ignição). Os outros componentes podem ser divididos em dois grupos sensores e atuadores.

Sensores São componentes que captam informações para a central, transformando movimentos, pressões, e outros, em sinais elé-tricos para que a central possa analisar e decidir qual estraté-gia seguir. • sensor de posição da borboleta de aceleração - Este

sensor informa a central a posição instantânea da bor-boleta, ele é montado junto ao eixo da mesma. Ele per-mite a central identificar a potência que o condutor esta requerendo do motor, entre outras estratégias de funcio-namento.

• sensor temperatura líquido de arrefecimento - Informa a central à temperatura do líquido de arrefecimento que é muito idêntica à temperatura do motor. Nos momentos mais frios o motor necessita de mais combustível.

• sensor temperatura ar - Este informa a central a tempe-ratura do ar que entra no motor, junto com o sensor de pressão a central consegue calcular a massa de ar admi-tida pelo motor e assim determinar a quantidade de com-bustível adequado para uma combustão completa.

• sensor pressão do coletor - Responsável por informar a diferença de pressão do ar dentro do coletor de admissão, entre a borboleta e o motor, e o ar atmosférico.

• sensor rotação - Informa a central a rotação do motor e na maioria dos sistemas a posição dos êmbolos, para a central realizar o sincronismo da injeção e ignição. Na maioria dos projetos ele é montado acima de uma roda magnética dentada fixada no virabrequim, mas pode ser encontrado em outros eixos também.

• sensor detonação - Permite a central detectar batidas de pino no interior do motor. Este sensor é fundamental para a vida do motor, já que os motores modernos trabalham em condições criticas, a central debilita (corta potência) temporariamente o motor para prevenir uma quebra.

• sensor Oxigênio - Este sensor fica localizado no escapa-mento do automóvel, ele informa a central a presença de

oxigênio nos gases de escape, indicando uma combustão incompleta. Nos automóveis que podem rodar com mais de um combustível ou com uma mistura entre eles (deno-minados Total-flex ou Bicombustível, álcool / gasolina no Brasil) esse sensor é o responsável por identificar o com-bustível presente no reservatório (tanque).

• sensor velocidade - Informa a velocidade do automóvel, essencial para varias estratégias da central.

Atuadores Esses componentes são responsáveis pelo controle do motor, recebendo os sinais elétricos da central eles controlam as reações do motor. • injetores - Responsáveis pela injeção de combustível no

motor, a central controla a quantidade de combustível através do tempo que mantêm o injetor aberto ( tempo de injeção). Esses podem ser classificados por seu sistema de funcionamento: monoponto (com apenas um injetor para todos os cilindros) e multiponto (com um injetor por cilindro). Sendo que esses injetam combustível de forma indireta, antes das válvulas de admissão, existe também a injeção direta, que os injetores de combustível injetam dentro da câmara de combustão.

• bobinas - Componente que fornece a faísca (centelha) para o motor. Os sistemas antigos (ignição convencional) utilizam uma bobina e um distribuidor para distribuir a faísca a todos os cilindros, já os sistemas modernos (igni-ção estática) utilizam uma bobina ligada diretamente a dois cilindros ou até uma bobina por cilindro. A central é responsável pelo avanço e sincronismo das faíscas.

• Motor corretor marcha lenta ou motor de passo - Utili-zado para permitir uma entrada de ar suficiente para que o motor mantenha a marcha lenta, indiferente as exigên-cias do ar-condicionado, alternador e outros que possam afetar sua estabilidade. Normalmente o atuador é insta-lado em um desvio (by pass) da borboleta, podendo con-trolar o fluxo de ar enquanto ela se encontra em repouso.

• bomba de combustível - Responsável por fornecer o combustível sob pressão aos injetores. Na maioria dos sistemas é instalada dentro do reservatório (tanque) do automóvel, ela bombeia o combustível de forma cons-tante e pressurizada, passando pelo filtro de combustível até chegar aos injetores.

• válvula purga canister - Permite a circulação dos gases gerados no reservatório de combustível para o motor. Normalmente é acionada com motor em alta exigência.

• Eletroventilador de arrefecimento - Posicionado atrás do radiador, ele é acionado quando o motor encontra-se em uma temperatura alta, gerando passagem de ar pelo radiador mesmo quando o automóvel estiver parado. Nos sistemas modernos ele é desativado se o automóvel esti-ver acima de 90 KM/H.

• Luz avaria do sistema - Permite a central avisar ao condu-tor do automóvel que existe uma avaria no sistema da inje-ção eletrônica, ela armazena um código de falha referente ao componente e aciona a estratégia de funcionamento para o respectivo componente permitindo que o veiculo seja conduzido até um local seguro ou uma oficina.

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PRInCIPAIS DEFEITOS Esse sistema é muito mais durável e robusto que o carbu-rador, mas também precisa de manutenção, exemplo: os inje-tores devem ser limpos em períodos estipulados pelo fabri-cante, assim como o corpo de borboleta. A manutenção deve ser efetuada por um reparador capacitado, apesar de estar nos automóveis há vários anos, esta em constante evolução e possui componentes eletrônicos que manuseados de forma incorreta podem ser danificados. Nos automóveis que utilizam esse sistema o proprietário deve optar pela manutenção preventiva, pois a manuten-ção corretiva é muito mais cara, um exemplo: se o filtro de combustível não for trocado no período correto ele causa a queima da bomba de combustível, um componente que custa cerca de 800% a mais do que o filtro. (no Brasil um filtro custa en torno de R$25,00 e uma bomba R$200,00). Para garantir um bom funcionamento do sistema e economizar leia o manual do automóvel e verifique as manutenções que devem ser efe-tuadas e o período correto para fazê-lo.

exerCíCIos ProPostos

1. Defina os quatros tempos de funcionamento nos motores à diesel e ciclo otto.

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2. Na admissão, qual é o tipo de motor que aspira somente ar?

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3. No motor à Diesel, o combustível é admitido em forma e quando?

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4. Qual a função do eixo de comando das válvulas?

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5. Quais são os tipos de válvulas e suas respectivas finalidades?

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6. Quantas partes se dividem o motor? E quais as suas fun-ções? Defina-os.

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7. Para que serve o Sincronismo das partes móveis do motor? E quais os possíveis problemas que podem ser ocasiona-dos se este sair do seu sincronismo?

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8. Defina taxa de compressão.

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9. Defina cilindrada.

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10. Cite quatro componentes móveis do motor.

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11. Cite quatro componentes fixos do motor.

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19. Defina o lubrificante quanto a sua composição.

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20. Qual a função do “pescador” da bomba de óleo e seu pos-sível defeito?

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21. Qual o componente do motor que mantém o sistema pressurizado?

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22. Qual a função da válvula de retenção? E qual o seu possí-vel defeito?

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23. Qual é o lubrificante ideal para ser utilizado?

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24. No lubrificante específico para cada motor, como seria a utilização quanto à quilometragem?

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25. Defina “borra interna no motor”. O que ocasiona e qual o seu sintoma?

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12. Qual a função do bloco do motor?

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13. Qual a função do cárter do motor?

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14. Qual a função do cabeçote do motor?

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15. Qual o nome do compartimento formado pelo cabeçote, válvulas, vela, êmbolo e cilindro? E qual a sua função?

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16. Quais são as peças que constituem o bloco, cabeçote e carter?

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17. Qual é o principal componente no sistema de lubrificação? E a sua função?

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18. Cite seis componentes do sistema de lubrificação.

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26. Qual a função do suspiro do motor? O que ocasiona o seu entupimento e qual é o dano ocasionado para o motor?

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27. Qual a função do radiador do óleo?

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28. Lubrificante sintético. Sim ou Não? Justifique.

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29. Qual é o lubrificante com maior fluidez?

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30. Qual é a função do aditivo do radiador?

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31. Cite 6 (seis) componentes do sistema de arrefecimento.

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32. Qual é a função da bomba d’água? Cite dois principais defeitos.

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33. Qual é a função da válvula termostática? Cite dois possí-veis defeitos.

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34. Qual é o procedimento utilizado na manutenção quanto a super aquecimento do sistema:

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35. No sistema de arrefecimento “selado”, qual é o compo-nente que trabalha com duas válvulas de segurança e quais as suas funções?

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36. Qual é a função do radiador? Cite dois possíveis defeitos.

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37. Qual é a função do sensor de temperatura?

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38. Qual é o motor em que se pode utilizar aditivo? Justifique a sua resposta.

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38. Nos motores a Diesel a temperatura é mais alta? Justifique a sua resposta.

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39. Qual é o componente do sistema de arrefecimento que é fixado no bloco do motor? Qual é a sua função e possível defeito?

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40. No sistema de alimentação, qual é o principal compo-nente? E a sua função? Cite três exemplos.

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41. Qual é a função da válvula do canister e seu possível defeito?

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42. Cite cinco principais componentes do sistema de alimen-tação.

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43. Em quantas partes se divide os componentes de funciona-mento de um tanque de combustível? Cite os seus respec-tivos funcionamentos.

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44. Qual é a função da bomba de combustível? Cite dois tipos de funcionamento.

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45. Nos motores a diesel, como funciona a bomba de combus-tível?

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46. Cite dois tipos de carburadores.

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47. Qual é a função do estilete do carburador?

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48. Como funciona o sistema de alimentação injetável? Cite seus principais componentes.

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49. No sistema de alimentação a diesel, qual é o maior defeito e o porquê isso acontece?

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50. Como se classificam os bicos injetores no sistema Otto?

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51. Cite dois defeitos dos bicos injetores.

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52. Qual é a função da vela de ignição? Cite os possíveis defei-tos.

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53. Qual é a função da válvula reguladora de pressão?

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54. Calcule a cilindra do motor e a taxa de compressão de cada cilindro tendo os seguintes dados: diâmetro do cilin-dro = 8 cm com um curso do PMS ao PMI de 8 cm tendo 6 cilindros em funcionamento e o volume da câmara de combustão de 240 cm3.

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...........................................................................................................................bibLiOGRaFia

TIPLER, PAUL A. Física. Editora Guanabara dois. Rio de Janeiro. RJ. 2ª. Edição.

BOULANGER, P. e ADAM, B. Motores Diesel. Editora Hemus São Paulo. SP

UNIJUÍ. Manual de Combustão Interna – Conceitos Básicos. São Paulo. SP

SESI/SENAI. Manual Tecnologia Básica do Motor. Rio de Janeiro. RJ

Sites da Internet: www.mecanico.com.br www.agentel.com.br www.mecanicaonline.com.br www.wikipedia.com.br

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