Motor


Aqui será descrito como funcionam os motores de combustão interna. Os princípios que regem o seu funcionamento são os mesmos, quer seja motores de automóveis, aviões, lancha ou navios.

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 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.

Dentro do cilindro desloca-se o pistão, cujo movimento é subir e descer. Atravessado no pistão, há um pino que fica numa haste chamada biela.

Fonte: http://carros.hsw.uol.com.br

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 árvore de manivelas, vulgarmente conhecida por virabrequim. 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, a biela desce e a árvore de manivelas vira, de maneira a ficar para baixo. <br
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 caminho percorrido pelo pistão chama-se curso. É, portanto, a distância entre o PMS e o PMI. O princípio pelo qual o motor se movimenta é o seguinte:

1. A válvula de admissão “abre” e o cilindro aspira a mistura ar + combustível através do movimento de descida do pistão;

2. Fecha-se a válvula de admissão e o pistão volta a subir para comprimir a mistura. Neste instante salta uma faísca pela vela;

3. A mistura ao inflamar-se, se transforma em gases de alta pressão empurrando o pistão para baixo;

4. O pistão desce junto com a biela que movimenta o virabrequim e este volta a subir, abrindo a válvula de escape e expelindo os gases recomeçando assim o novo ciclo.

Resumindo:

1º tempo: admissão

2º tempo: compressão

3º tempo: explosão ou tempo morto ou útil

4º tempo: escape

A queima da mistura ar-combutível comprimida na câmera de combustão, ocasiona a explosão. Este processo é conhecido como tempo útil de trabalho. Esta força “empurra” o pistão para baixo, fazendo a biela girar o eixo de manivelas. Como o motor tem vários cilindros que vão explodindo, de acordo com a ordem de explosão, a árvore de manivelas aumenta o giro rapidamente, “embalando” o motor.

Tipos de Motores

Para os veículos existem vários tipos de motores. Os motores podem ser classificados pelo seu número ou posição dos seus cilindros. Para equipar os veículos existem os motores em linha, em V e horizontal, sendo esta denominação relativa a posição dos seus cilindros. Podemos notar que em cada tipo a posição é diferente.

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.

Para que o motor funcione, ele deve executar quatro fases bem características, enquanto o pistão sobe e desce. Essas quatro fases recebem nomes especiais e são descritas a seguir:

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, e agora vai subir.

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 ao volume 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 o primeiro 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.

Motor a Álcool

Desenvolvido no Brasil, este tipo de motor apresentou inicialmente algumas falhas, as quais foram corrigidas com o decorrer do tempo. Atualmente, os motores a álcool possuem ótimo desempenho, equipando todas as marcas e modelos das várias versões destinadas ao público consumidor.

A construção e montagem de um motor a álcool, não difere da construção e montagem de um motor à gasolina, apresentando, entretanto, o motor a álcool algumas particularidades próprias, descritas a seguir.

1 – Os pistões são exclusivos para este tipo de motor. Eles têm superfície plana para aumentar a compressão.

2 – O tanque e as canalizações por onde o álcool passa recebem um tratamento químico especial contra a corrosão, ou então são feitos de plástico.

3 – O cabeçote é próprio. As câmaras de compressão têm menor tamanho, para permitir maior taxa de compressão.

4 – O carburador recebe tratamento especial contra a corrosão, e calibragens próprias.

5 – A bomba de combustível é especial( tem uma maior vazão ) podendo ser bem utilizada em motores à gasolina.

6 – Possui um dispositivo para dar a partida quando o motor está frio, injetando gasolina. MOTIVO: O álcool é um combustível “frio”. A gasolina é um combustível mais quente e os dois juntos têm uma capacidade de queima muito maior, proporcionando então, a partida no motor frio.

7 – A taxa de compressão é maior.

8 – As velas de ignição são próprias, tipo quente.

9 – A bateria possui maior amperagem ( 46 ou 54 A ), devido a alta taxa de compressão, pois o motor é mais “pesado”para a partida. Parte destes itens já estão em unificação com a gasolina, pois atualmente a gasolina utiliza certa porcentagem de álcool etílico e o álcool, por sua vez, usa certa porcentagem de gasolina em sua composição.

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.

Existem dois tipos de equilibragem : ESTÁTICA e DINÂMICA. A equilibragem estática se faz apoiando o virabrequim pelos dois munhões extremos. Estando bem equilibrado, o virabrequim permanecerá na posição em que for colocado. Caso contrário, tenderá sempre para determinada posição e, ainda que virado, ele retornará à posição primitiva. Por essa razão, usam-se os contrapesos das manivelas, através dos quais se consegue o equilíbrio estático. Porém, em motores não basta a equilibragem estática.

Suponhamos, que a manivela de um extremo do virabrequim seja mais pesada que a manivela do outro extremo do virabrequim. Se as duas manivelas estiverem equilibradas, o virabrequim permanecerá na posição em que foi colocado. Porém, ao virar em alta rotação, o virabrequim se envergará como um arco e criará um esforço excessivo sobre os mancais.

Nos primeiros motores era uma peça simples, na qual se procurava apenas o efeito de manivela. Por isso, o virabrequim tinha a forma de 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.

Fonte: http://www.oficinaecia.com.br

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 mais simples, e o do bloco do motor, que também é mais simples.

O virabrequim para oito cilindros em V é o do motor “V8” para caminhões e para automóveis de grande porte. São cinco mancais principais e outro traseiro, num total de seis mancais. As manivelas são quatro, porque em cada uma vão ter duas bielas.

Fonte: PAULO RENATO – UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU </br


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