COLHEÇA MAIS,COMO FUNCIONA SEU MOTOR!!!
Autor: RONAN | Publicado: 2012-11-27T13:08:00-08:00



Motores à Explosão

Para ir pra escola, pra se divertir, pra fazer compras, pra viajar... Hoje em dia, principalmente para quem mora nas grandes cidades, o carro já virou uma necessidade.

Mas nem sempre foi assim. No século XIX, (até o ano de 1896, mais ou menos) o automóvel era considerado simplesmente um "brinquedinho caro". E não era pra menos!

Quem utilizaria um veículo de locomoção que andava com a velocidade de 10 ou 15 Km por hora? Pra você ter uma idéia do quanto esses automóveis eram lentos, compare: nós devemos andar, sem a menor pressa, numa velocidade de uns 4 km/h.



Enquanto isso, a população utilizava o trem como principal meio detransporte coletivo.Ainda sem pensar em transformar a "engenhoca" num meio de transporte que facilitasse a vida das pessoas, os primeiros trabalhos&nbsp;realizados na busca de um veículo que funcionasse com um motor foram realizados no século XVIII.

O primeiro a andar por meio de sua própria energia foi criado em1769 pelo francês Nicolas Cugnot. A invenção era, no mínimo, esquisita!



Imagine só: um trator de três rodas, movido a vapor, que era usado para arrastar canhão. A velocidade? Ele andava a,aproximadamente, 4 km por hora. O trator não conseguia rodar muitos metros de uma vez. Ele tinha de parar para acumular vapor. Só então, voltava a funcionar.

Alessandro Dantas , no século XIX foi desenvolvido o motor de combustão interna. O princípio foi o mesmo utilizado pela pólvora, invenção do século XVII. Funcionava assim: o combustível queimava no interior de um cilindro fechado com bases móveis, os chamados êmbolos ou pistões. O combustível utilizado para estes motores de combustão interna foi desenvolvido a partir do carvão.

1860- francês Etienne Lenoir- construiu o primeiro motor de combustão interna"importante". Funcionava assim: na extremidade de um cilindro é injetado um gás. Em seguida, este gás é injetado na outra extremidade. Por causa das explosões provocadas pela centelha elétrica, o êmbolo é jogado de uma extremidade à outra. Uma haste, ligada neste êmbolo e no volante, faz o volante girar.

O princípio dos quatro tempos, utilizado até hoje pela maioria dos automóveis, foi desenvolvido em 1876 pelos alemães. Então, vamos conhecer como funciona os motores a explosão e seus acessórios.



Motores a Explosão

Para facilitar as explicações será visto, inicialmente, um motor com um só cilindro. Não é o normal. Apenas algum tipos de motores têm um só cilindro: motoneta, motocicleta, motor de popa. O normal é ter vários cilindros.

Entretanto, a explicação torna-se mais clara e, uma vez entendido o motor de um cilindro, será bem mais fácil compreender a derivação do motor com vários cilindros, que iremos fazer posteriormente. Teremos, então, uma repetição, nos vários cilindros, do que ocorre num deles.

O motor é constituído, essencialmente, pelas peças indicadas na foto abaixo:



O corpo do motor é um bloco de ferro fundido com um "buraco" de forma cilíndrica, no seu interior. Esse "buraco" recebe o nome de Cilindro (foto 2). Dentro do cilindro desloca-se opistão, cujo movimento é subir e descer (foto 3). Atravessado no pistão, há um pino que fica numa haste chamada biela. (foto 5).



Quando o pistão sobe e desce, a biela o acompanha. Na outra extremidade, a biela se prende a um eixo que tem a forma de uma manivela. O nome correto dessa peça é&nbsp;árvore de manivelas, vulgarmente conhecida porvirabrequim&nbsp;(foto 6). Quando o pistão sobe e desce, a biela o acompanha e obriga a árvore de manivelas a virar, da mesma maneira que uma manivela.

No seu movimento de subida e descida, o pistão passa por dois pontos extremos durante o seu curso: o ponto mais alto e o ponto mais baixo. Nesses pontos, ele inverte o seu movimento e, por isso, são dois pontos onde a sua velocidade é nula. Costuma-se chamar a esses dois pontos de Ponto Morto Superior (PMS) e Ponto Morto Inferior - PMI.

Quando o pistão se encontra no PMS, a biela também está para cima e a árvore de manivelas, por sua vez, também está voltada para cima. Quando o pistão vem para o PMI, abiela desce e a árvore de manivelas vira, de maneira a ficar para baixo.

Obs.: O Ponto Morto Superior e o inferior do pistão não tem nada a ver com o Ponto Morto do Câmbio, corforme será visto mais tarde.

A árvore de manivelas vira sobre dois mancais. Num dos seus extremos há uma roda pesada de ferro, que se chama volante. A sua função é manter uniforme o movimento da árvore de manivelas evitando os trancos. Na parte superior do cilindro existem dois orifícios, que são abertos ou fechados por duas válvulas. Uma é a válvula de admissão; outra, a válvula de escapamento.

Ainda aí, na parte superior, perto das duas válvulas existe uma pequena peça, a vela, cuja função é fazer saltar, no momento adequado, uma faísca, que vai incendiar o combustível.





O Motor de quatro tempos

Todos os motores funcionam pelo mesmo princípio: queimando combustível, formam-se gases em grande quantidade. Aparece uma pressão grande sobre o pistão, que o empurra para baixo e força o virabrequim a virar.

Entretanto, existem várias maneiras pelas quais se pode obter esse efeito: motor de quatro tempos, motor de dois tempos, motor diesel, etc.

Existe também um motor chamado Wankel, de sistema rotativo, o qual descreveremos mais detalhadamente no decorrer do curso. Os motores que funcionam com o processo chamado "quatro tempos" são os mais comuns, no mundo inteiro. São conhecidos também como “motores Otto”, porque foram imaginados, pela primeira vez, por um engenheiro alemão chamado Nícolas Otto.





Primeiro tempo - Admissão :

O pistão se encontra no ponto morto superior e começa a descer. Por um mecanismo especial – o eixo comando de válvulas -, abre–se a válvula de admissão. Continuando a descer, o pistão aspira, através da válvula de admissão, a mistura de ar + combustível. A mistura continua entrando até que o pistão chegue ao ponto morto inferior. Quando o pistão chega ao ponto morto inferior, a válvula de admissão se fecha. O cilindro está agora totalmente cheio de mistura ar + combustível. Mas o pistão continua a movimentar–se, eagora vai subir. Para que o motor funcione, ele deve executar quatro fases bem características, enquanto o pistão sobe e desce.&nbsp;

Segundo tempo - Compressão:

O pistão sobe desde o ponto morto inferior até o superior. As duas válvulas ficam fechadas.

Conseqüentemente, a mistura de ar e combustível é comprimida, até ser reduzida apenas aovolume compreendido entre o ponto morto superior e a parte superior do cilindro (cabeçote).

Como resultado da compressão, a mistura se aquece e as moléculas de combustível ficam mais próximas das moléculas de ar. Os dois fatos melhoram a combustão. Durante oprimeiro tempo, o pistão percorreu uma vez o seu curso e, durante o seu segundo tempo, novamente; o pistão percorreu, portanto, duas vezes o seu curso. Enquanto isso, o virabrequim deu uma volta.

Terceiro tempo - Explosão:

Quando a mistura ar + combustível está fortemente comprimida dentro do cilindro, a vela faz saltar uma faísca bem no meio da mistura. Esta se incendeia. Formam-se os gases da explosão, que empurram violentamente o pistão para baixo, uma vez que as duas válvulas estão fechadas e por aí não podem escapar os gases. O pistão inicia então o seu movimento descendente, até o ponto morto inferior.

Quarto tempo - Escapamento:

O pistão sobe novamente desde o ponto morto inferior até o superior. Mas durante este curso abre–se a válvula de escapamento. O pistão, subindo, expulsa todos os gases resultante da explosão que se encontram dentro do cilindro. É a fase de escapamento dos gases. Quando o pistão atinge o PMS, fecha–se a válvula de escapamento, e assim, o ciclo recomeça.



ÁRVORE DE MANIVELAS



Na linguagem comum entre os mecânicos, fala-se em virabrequim. O nome certo, entretanto, é Árvore de Manivelas. Tecnicamente, árvore é uma barra que vira e exerce esforço. Na linguagem comum também se costuma chamar de “eixo”.Durante este curso, usaremos a linguagem comum.

Estudaremos o “eixo-piloto” e o "eixo traseiro”. O virabrequim é uma peça muito importante. Fica submetida a esforços muito grandes e deve funcionar bem, tanto em alta como em baixa rotação. Em cada manivela é ligada uma biela. Entre as manivelas ficam os munhões. Os munhões são as peças que se apóiam nos mancais.



Os mancais são lubrificados, de tal maneira que o virabrequim praticamente “flutua” num banho de óleo. Raramente, um virabrequim quebra; os aços usados hoje em dia são resistentes e duráveis. É muito difícil de ser fabricado, por causa da sua forma irregular. Os virabrequins modernos trabalham em rotação muito elevada, normalmente até 7000 rpm, e, em carros esportes, até 8.500 rpm.

Por isso, se não estiverem muito bem equilibrados, o motor começa a trepidar e forçar os mancais. Os virabrequins são equilibrados por máquinas especiais.



Nos primeiros motores era uma peça simples, na qual se procurava apenas o efeito de manivela. Por isso, o virabrequim tinha a formade um ZIGUEZAGUE. Posteriormente, os engenheiros verificaram que o virabrequim, nessas condições, dava muito “tranco”, cada vez que o cilindro estava no tempo de combustão. Imaginaram então um prolongamento nos suportes da manivela, de maneira a funcionarem como contrapeso.

Os mancais são dois ainda, um em cada extremidade. As manivelas são duas, uma em oposição à outra, porque, num motor de dois cilindros, se procura fazer com que um cilindro esteja no tempo de expansão, quando outro se encontra no tempo de compressão.

Isso também é um recurso para diminuir os trancos do motor. Atualmente, não existe mais nenhum automóvel com motor de um cilindro, nem mesmo dois. O normal é automóvel com quatro, seis ou oito cilindros. Os motores com um ou dois cilindros são reservados a motocicletas, barcos ou máquinas estacionárias do tipo bombas d’água, serra, etc..., e máquinas para serem usadas onde não há eletricidade.

Na figura acima, mostra-se a carcaça inferior do motor onde se apóia o virabrequim.

Na primeira cavidade se encaixam as engrenagens do comando de válvulas. Na segunda e terceira cavidades, encaixam-se as manivelas correspondentes às bielas, duas em cada cavidade.

A diferença básica entre os virabrequins é o número de mancais. O primeiro virabrequim tem sete mancais de apoio, o segundo quatro e o terceiro apenas três. Quanto maior o número de mancais, tanto mais dividido fica o esforço que eles suportam, podendo, por isso, ser menores e ter vida mais longa.

Por outro lado, quanto menor o número de mancais, tanto mais barato fica o motor, desde a economia que se faz no número de mancais, como no formato do virabrequim, que é maissimples, e o do bloco do motor, que também é mais simples.



Volante

Numa das extremidades do virabrequim há um disco de ferro; é o volante. À primeira vista,parece não haver grande importância nesta peça. Mas dela dependem a aceleração suave do motor.

Sem o volante, o motor não funciona corretamente. Quando o cilindro queima a mistura eempurra o pistão para baixo, também está dando um impulso ao volante. Por sua vez, essaenergia, que o volante acumula, ele devolve ao próprio pistão, quando este se encontra no tempo de compressão. Com isso, o motor opera de maneira mais suave.

Quanto maior for o peso do volante, tanto mais suave será o funcionamento do motor. Por outro lado, quanto mais pesado o volante, tanto mais devagar responde o motor, quando se precisa aumentar a sua rotação. Diz-se então que a sua aceleração é baixa.

Essa é a razão pela qual os motores de automóveis de corrida têm volantes mais leves, para que respondam mais depressa a aceleração que se deseja imprimir ao motor. Em compensação, nas baixas rotações, esses motores funcionam de maneira bastante irregular.

Os motores para automóveis de passeio, pelo contrário, dispõem de volante mais pesado, porque, apesar de se querer uma boa aceleração, é importante um funcionamento silencioso do motor.



SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO

O sistema de alimentação do motor a explosão é composto pelo tanque de combustível, carburador e coletor de admissão.



O tanque é um reservatório de combustível, tendo no seu interior uma bóia que comanda um sistema elétrico indicado nopainel do combustível.

A bomba de combustível, puxa o combustível do tanque aocarburador. Este por sua vez, prepara a mistura explosiva, enquanto o coletor se encarrega de distribuir a mistura aos cilindros.

Cada componente realiza um trabalho muito importante e que merece ser comentado. Antes, porém, é preciso ressaltar que atualmente o motor a explosão é alimentado por dois tipos decombustível: álcool e gasolina.

O motor a álcool e à gasolina estão equipados com componentes próprios no sistema de alimentação, em função da corrosão causada por cada tipo de combustível.

Quando o combustível é a álcool, as peças são tratadas por processos químicos contra corrosão, recebendo revestimento interno no tanque, bomba e carburador bicromatizado.

Isto é identificado pela cor e brilho diferentes da cor e aspecto tradicionais das mesmas peças para gasolina.Em geral, o tanque de combustível fica colocado em posição oposta a do motor. Quando omotor fica na frente, o tanque fica atrás; quando o motor fica atrás, o tanque é colocado na frente. A razão disso é uma melhor distribuição de pesos sobre o veículo, para se conseguir maior estabilidade.

O tanque, quando cheio, pesa aproximadamente a metade do motor. Colocando-se em posição oposta, conseguimos uma melhor estabilidade. Em alguns veículos, por exemplo, o motor fica atrás e o tanque de combustível ficava na frente.

Em outros tipos de veículo, ao contrário, o tanque ficava atrás e o motor na frente.

Entre o tanque e a bomba há um cano fino (espécie de condutor) que serve de ligação, pordentro do qual circula o combustível. O combustível vem do tanque por dentro desse cano, passa pelo filtro, pela bomba e vai para o carburador. Aí chegando, o combustível se mistura com o ar que através do filtro de ar, e os dois juntos, através do coletor de admissão vão até o cilindro.



Tanque de Combustível



Embora pareça simples, o tanque de combustível é uma peça muito bem idealizada, sendo projetada em função do espaço que o modelo do veículo proporciona. Dessa forma, o tanquede combustível de um determinado tipo de veículo, não se adapta em outro, devido ao seu formato e sua capacidade cúbica, além de apresentar um acabamento interno diferente, segundo o combustível a ser armazenado.

Atualmente os tanques são confeccionados em um tipo de plástico especial e trabalhadospara evitar evaporação do combustível.Bomba de combustível elétrica.

Através da corrente elétrica da bateria, ela funciona automaticamente ao ser dada a partida.Tal bomba faz parte dos veículos com injeção eletrônica.

A bomba elétrica ou de pistão tem duas câmaras, de aspiração e de expiração, ligadas entresi ou por um cilindro, dentro do qual se move um êmbolo. Fabricado em material magnetizável, o êmbolo trabalha em movimento alternado pelas ações de uma mola e de uma bobina alimentada pela bateria; uma pequena válvula, colocada na extremidade do lado de aspiração do pistão, abre-se e fecha-se alternadamente, regulando o fluxo de enchimento.

Quando o combustível alcança o nível máximo da cuba do carburador, a bóia fecha a válvulade agulha e a pressão aumenta no tubo de entrada até fazer o pistão parar. Assim que baixao nível da cuba, a válvula de agulha do carburador se abre, a pressão no tubo de entrada dabomba diminui, a mola empurra o pistão para cima e a bomba recomeça a funcionar.

Filtro de combustível

A gasolina (ou qualquer outro tipo de combustível) que chega até o motor deve serrigorosamente pura. Qualquer sujeira que exista, por menor que seja, pode ser um sério obstáculo ao bom funcionamento do motor.

O carburador tem seus cálibres com medida tão precisa e são tão pequenos que ao mesmouma pequena impureza pode ser um elemento de obstrução. E qualquer pequena obstruçãonum dos cálibres é suficiente, muitas vezes, para impedir a passagem de combustível, e omotor não funcionar.

Para se conseguir uma boa limpeza do combustível, colocam-se filtros no seu trajeto. É costume colocar-se filtros no tanque de combustível e próximo à entrada da bomba. Em geral, o filtro da bomba é constituído por por uma rede em forma de copo, ficando ela imersaem outro copo maior, de vidro.



SISTEMA DE ESCAPAMENTO



À primeira vista, pode parecer que o sistema de escapamento não envolve maiores complexidades técnicas. Sua concepção, no entanto, exigiu muitos anos de pesquisa para que ele exercesse adequadamente suas diversasfunções.

Em primeiro lugar, o escapamento deve oferecer uma via de escape aos gases residuais do motor.

Deve, também, atenuar o ruído das ondas sonoras produzidas pelos gases que saem do motor sob alta pressão. E, finalmente, quando bem regulado, o sistema de escapamento pode estimular a rápida saída dos gases queimados no motor.

O combustível vem do tanque e é aspirado pela bomba, que o envia à cuba do carburador.

Por outro lado, o ar passa pelo filtro e vai para o carburador. Aí os dois se encontram e se misturam.

Seguem então para o motor, através de dutos que são conhecidos pelo nome de coletor. A rigor esse nome não é o correto, porque a palavra coletor significa "alguma coisa que coleta,que reúne". Mas, assim como tantos outros, é o nome pelo qual é conhecida essa peça. A sua função é distribuir, em partes iguais, para todos os cilindros, a mistura do carburador. O coletor recebe a mistura do carburador por sua parte central e a distribui igualmente para osquatro cilindros.



Os coletores de admissão são projetados de maneira que a mistura não tenha preferência por um cilindro ou por outro.

As dificuldades apresentadas para a mistura caminhar devem ser iguais, para evitar que um cilindro receba mais combustível do que outro.

O coletor de admissão é montado sempre por cima docoletor de escapamento. A razão disse é que o calor dosgases de escapamento ajuda a vaporizar o combustível, antes de entrar no cilindro, resultando daí uma melhoria na combustão. O aluno deve saber que quando estudamos carburação, assinalamos a importância de ter o combustível bem vaporizado antes de entrarno cilindro.

Escapamento e silencioso

Os gases queimados que saem dos cilindros devem ser eliminados e isto é feito por meio deum cano de escapamento ligado ao coletor de escapamento. O cano de escapamento solta osgases queimados atrás do veículo, para não incomodar os seus ocupantes. Por isso, elepassa por baixo da carroçaria e vai até a parte traseira do veículo. Nos veículos com motoratrás, o cano de escapamento é mais curto.

O&nbsp;silencioso&nbsp;é uma peça utilizada ao longo do cano de escapamento, para amortecer osruídos próprios da explosão e escapamento dos gases. Isso é conseguido por umadistribuição adequada de canos furados dentro de uma câmara. Quando os gases deescapamento passam por aí, expandem, mas o conjunto funciona como um colchão de ar.&nbsp;Compensando as expansões e as contrações. Resulta disso um funcionamento mais silencioso.

O sistema de escapamento conduz os gases residuais quentes do motor. Após atravessar o coletor de escape, a tubulação e o silenciador, esses gases são lançados na atmosfera pelotubo traseiro.

O coletor de escape leva os gases queimados dos dutos de escape para a tubulação. Num típico motor de quatro cilindros, o coletor tem a forma de um garfo de quatro pontas.

Existem modelos cujos pares de tubos se unificam, resultando em dois tubos que também se unem depois, o que permite um melhor fluxo do gás.

O silenciador, ao impedir a passagem, desviar ou absorver algumas das ondas sonoras maispenetrantes, reduz a um nível aceitável os ruídos gerados pela descarga dos gases queimados, desde os dutos de escape da câmara de combustão. O tubo traseiro permite, porsua vez, liberar a saída desses gases, para longe do carro.

A utilização do catalisador

Atualmente, tem sido questionada a ação do catalisador nos veículos, no mundo todo. O dilema gira em torno dos gases não poluentes liberados pelos catalisadores; segundo cientistas, esses gases têm um outro problema. Um deles: as reações químicas realizadas no catalisador produzem CO2 (dióxido de carbono) ou gás carbônico, cujo acúmulo na atmosfera causa o "efeito estufa".

O catalisador mais moderno hoje disponível em qualquer país europeu (Obs: na Europa éonde se encontra e a gasolina de melhor qualidade) reduz em 75% as emissões de Óxido de Nitrogênio (NOX), um dos causadores de chuva ácida, e corta até 95% de monóxido de carbono, que ataca o sistema respiratório e Hidrocarbonos (HC), elemento cancerígeno. Mas não consegue evitar o efeito estufa, o aquecimento da atmosfera.

Segundo técnicos da área, o catalisador só funciona bem a partir de 300º C a 800º C. A rapidez com que ele esquenta depende das condições momentâneas da temperaturaambiente, ou seja, pode variar muito, entre dois e dez minuto, por exemplo. Cabe a cada montadora, a cada cientista e a cada engenheiro trabalhar em função disto. O caminho é este.



Porque os catalisadores são necessários?

Além do produtos primários - dióxido de carbono e a água, a queima de combustíveis fósseis, com ar, produz poluentes como monóxido de carbono (CO), Hidrocarbonetos(HC), óxidos de nitrogênio (Nox) e dióxido de enxofre (SO2). Nos motores diesel existem ainda os particulados finos de material sólido (fuligem diesel), que contaminam a atmosfera se não forem eliminados.



As substâncias ativa são o óxido de alumínio, metais preciosos cataliticamente ativos (Pd,Pt eRh) e promotores (substâncias que aumentam a ação catalítica dos metais preciosos).

Somente as substâncias ativas são responsáveis pelos efeitos catalíticos; a colméia cerâmica ou metálica serve apenas como material-suporte.

A colméia cerâmica consiste de corderita. Este material de magnésio - alumínio - sílica, é distinguido particularmente pela sua alta resistência à temperatura. A colméia metálica consiste de uma liga especial, à qual é enrolada e soldada através de uma técnica específica,formando o suporte metálico. A espessura da parede desta chapa de aço ferrítico, altamente resistente ao calor, é de aproximadamente&nbsp;0,04 a 0,07 mm.



Conversor catalítico

O termo conversor catalítico designa genericamente um reator metálico instalado no sistemade escapamento. Este reator, de aço inoxidável, contém o catalisador propriamente dito, que é constituído de uma colméia cerâmica ou metálica (monólito) impregnada com substâncias ativas.

Essa colméia é formada por milhares de minúsculos canais (células), por onde passam os gases poluentes. As paredes destes canais são recobertas com óxidos de metais, que criam uma superfície de contato, cuja área é equivalente a 4 campos de futebol. Externamente, o monolito é envolvido por uma manta amortecedora à protegê-lo contra vibrações e choques.

Qual é o princípio do catalisador dos carros?

Os catalisadores instalados nos automóveis são dispositivos que diminuem os níveis deemissão de gases poluentes. Basicamente, o catalisador dos carros é composto por uma cerâmica, muito parecida com uma colméia de abelhas, por onde os produtos da combustão passam. Esta cerâmica está impregnada com compostos contendo paládio, nióbio e outros metais nobres, que aliados ao calor gerado pela combustão, provocam várias reações.

A utilização de combustíveis adulterados pode provocar a degradação do catalizador, conhecida como "envenenamento". Antigamente era comum adicionar compostos contendo chumbo à gasolina para melhorar o desempenho do automóvel, mas esta prática foi proibida, pois além de ser nociva ao ser humano também danifica o catalisador. Um problema da gasolina brasileira é a presença de muitos compostos com enxofre, que também diminui a vida útil do catalisador (cerca de 7 anos). &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;