Motor

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Motor
MOTORES
AUTOMOTIVOS
DE CICLO OTTO
SENAI-RJ • Automotiva
MOTORES
AUTOMOTIVOS
DE CICLO OTTO
Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro
Eduardo Eugenio Gouvêa Vieira
Presidente
Diretoria-Geral do Sistema FIRJAN
Augusto Cesar Franco de Alencar
Diretor
Diretor Regional do SENAI-RJ
Roterdam Pinto Salomão
Diretor
Diretoria de Educação
Andréa Marinho de Souza Franco
Diretora
MOTORES
AUTOMOTIVOS
DE CICLO OTTO
SENAI-RJ
Rio de Janeiro
2007
Motores Automotivos de Ciclo OTTO
© 2007
SENAI- Rio de Janeiro
Diretoria de Educação
Gerência da Educação Profissional
Regina Helena Malta do Nascimento
Gerência Executiva SESI-SENAI Tijuca
Carlos Bernardo Ribeiro Schlaepfer
EQUIPE TÉCNICA
Coordenação
Angela Elizabeth Denecke
Vera Regina Costa Abreu
Seleção e adaptação dos conteúdos
Alexandre Caggiano Granado
Revisão pedagógica
Regina Averbug
Projeto gráfico
Artae Design & Criação
Editoração
Lienice Silva de Souza
Colaboração
Alexandre Tavares Alves dos Santos (estagiário)
Gisele Rodrigues Martins (estagiária)
Material para fins didáticos
Propriedade do SENAI-RJ.
Reprodução, total e parcial, sob expressa autorização.
SENAI - Rio de Janeiro
GEP - Gerência de Educação Profissional
Rua Mariz e Barros, 678 - Tijuca
20270-903 - Rio de Janeiro - RJ
Tel: (021) 2587-1323
Fax: (021) 2254-2884
[email protected]
Prezado aluno,
Quando você resolveu realizar um curso em nossa instituição, talvez não soubesse
que, desse momento em diante, estaria fazendo parte do maior sistema de educação
profissional do país: o SENAI. Há mais de 60 anos, estamos construindo uma história de
educação voltada para o desenvolvimento tecnológico da indústria brasileira e da
formação profissional de jovens e adultos.
Devido às mudanças ocorridas no modelo produtivo, o trabalhador não pode
continuar com uma visão restrita dos postos de trabalho. Hoje, o mercado exigirá de
você, além do domínio do conteúdo técnico de sua profissão, competências que lhe
permitam decidir com autonomia, proatividade, capacidade de análise, solução de
problemas, avaliação de resultados e propostas de mudanças no processo do trabalho.
Você deverá estar preparado para o exercício de papéis flexíveis e polivalentes, assim
como para a cooperação e a interação, o trabalho em equipe e o comprometimento com
os resultados.
Soma-se a isso o fato de que a produção constante de novos saberes e tecnologias
exigirá de você a atualização contínua de seus conhecimentos profissionais,
evidenciando-se a necessidade de uma formação consistente que lhe proporcione maior
adaptabilidade e instrumentos essenciais à auto-aprendizagem.
Essa nova dinâmica do mercado de trabalho vem requerendo que os sistemas de
educação se organizem de forma flexível e ágil, motivo esse que levou o SENAI a criar
uma nova estrutura educacional com o propósito de atender às atuais necessidades da
indústria, estabelecendo uma formação flexível e modularizada.
A formação flexível tornará possível a você, aluno do Sistema, voltar e dar
continuidade à sua educação, criando seu próprio percurso. Além de toda a infraestrutura necessária a seu desenvolvimento, você poderá contar com o apoio técnicopedagógico da equipe de educação dessa escola do SENAI para orientá-lo em seu trajeto.
Mais do que formar um profissional, estamos buscando formar cidadãos.
Seja bem-vindo!
Andréa Marinho de Souza Franco
Diretora de Educação
Sumário
APRESENTAÇÃO ................................... 11
UMA PALAVRA INICIAL ........................ 13
INTRODUÇÃO ...................................... 17
Bloco 1
CLASSIFICAÇÃO E FUNCIONAMENTO DOS
MOTORES ............................................ 19
Motores: do vapor à combustão .......................... 21
Motores de combustão externa ........................... 23
Motores de combustão interna ............................ 24
Combustão ...................................................... 31
Motor de ciclo OTTO ......................................... 31
Bloco 2
MOTOR: COMPONENTES E
CARACTERÍSTICAS............................... 35
COMPONENTES
DO MOTOR
.......................... 37
Bloco de motor ................................................. 38
Conjunto móvel ................................................ 39
Cabeçote ........................................................ 47
CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES ................... 59
Cilindrada ........................................................ 59
Taxa de compressão ou relação volumétrica ........... 60
Torque ........................................................... 61
Potência ......................................................... 62
Bloco 3
SISTEMAS DOS MOTORES .................... 65
SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO .......................... 67
Sistema de distribuição com acionamento indireto ... 68
Sistema de distribuição com acionamento direto ..... 69
Diagrama de válvulas ......................................... 70
Variador de fase ............................................... 71
Árvore contra-rotante de equilíbrio ou árvore de
balanceamento ................................................ 71
SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO ......................... 72
Atrito ............................................................. 73
Óleo lubrificante ............................................... 74
Tipos de sistemas de lubrificação ......................... 77
SISTEMA DE ARREFECIMENTO ........................ 82
Tipos de sistema de arrefecimento utilizados
nos veículos .................................................... 83
SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DO MOTOR ............. 92
Combustíveis para motores de ciclo Otto ............... 93
Mistura ar/combustível ...................................... 95
Sistema de alimentação ..................................... 98
SISTEMA DE IGNIÇÃO .............................. 106
SISTEMA DE CONTROLE DE EMISSÕES ............ 108
Sistema de ventilação do cárter ......................... 108
Sistema antievaporativo de combustível ............... 109
Sistema de controle de emissões na descarga ....... 110
REFERÊNCIAS .................................... 115
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Apresentação
Apresentação
A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante.
Em todas as áreas, técnicas e conhecimentos ficam obsoletos em ciclos cada vez mais curtos,
trazendo desafios renovados e tendo, como conseqüência para a educação, a necessidade de
encontrar novas formas e rápidas respostas.
Neste cenário, que exige educação contínua, ao longo de toda a vida, é preciso que as
instituições educacionais criem condições e estimulem novas formas de ensinar e de aprender.
Professores e alunos, por sua vez, também devem estar motivados para trilhar os caminhos da
pesquisa e da criatividade, favorecendo tanto a iniciativa individual quanto o trabalho de equipe.
Com essa perspectiva, é apresentado este material didático – Motores automotivos de
ciclo OTTO. Trata-se de um recurso de apoio para o aluno acompanhar e rever os assuntos
desenvolvidos nas salas, oficinas e laboratórios. Sugere-se que, além da sua leitura, o estudo dos
temas seja ampliado com outras fontes, possibilitando, sempre, a reconstrução de
conhecimentos.
Este material está estruturado em três blocos, que abordam os motores automotivos de
ciclo OTTO.
No primeiro bloco é abordada a classificação dos motores quanto ao tipo de combustão –
externa ou interna. É dada ênfase aos motores de combustão interna, apresentando suas
diferentes classificações.
O segundo bloco trata dos componenestes e características do motor. Dos componentes
do motor são destacados: bloco do motor, conjunto móvel e cabeçote. Com relação às
características do motor, são enfocadas: cilindrada, taxa de compressão, torque e potência.
Finalmente, no terceiro bloco, são vistos os diferentes sistemas dos motores: distribuição,
lubrificação, arrefecimento, alimentação, ignição e controle de emissões.
Esperamos que este material didático contribua para apoiar os processos da educação
profissional na área automotiva, sendo um recurso útil para estudo e consulta, colaborando,
assim, para a formação de profissionais cada vez mais capacitados a desempenharem suas
funções com desembaraço e competência.
SENAI-RJ 11
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Uma palavra inicial
Uma palavra inicial
Meio ambiente...
Saúde e segurança no trabalho...
O que nós temos a ver com isso?
Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a
relação entre o processo produtivo e o meio ambiente e a questão da saúde e segurança no
trabalho.
As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços
necessários e dão acesso a emprego e renda, mas para atender a essas necessidades precisam
usar recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqüentemente
decorrem do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como
produz.
Assim sendo, é preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente.
Estamos sempre retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que
“sobra” de volta ao ambiente natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários à
produção de bens, altera-se o equilíbrio dos ecossistemas e arrisca-se o esgotamento de diversos
recursos naturais que não são renováveis ou, quando o são, têm sua renovação prejudicada pela
velocidade da extração, superior à capacidade da natureza de se recompor. Torna-se necessário,
portanto, traçar planos de curto, médio e longo prazos, a fim de diminuir os impactos que o
processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar com a
recomposição da paisagem e ter em mente a saúde, tanto de seus trabalhadores como da
população que vive ao redor delas.
Podemos concluir, então, que com o crescimento da industrialização e sua concentração
em determinadas áreas o problema da poluição aumentou demasiadamente. A questão da
poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as emissões poluentes se espalham de um
ponto fixo para uma grande região, dependendo dos ventos, do curso da água e das demais
condições ambientais, tornando difícil a localização precisa da origem do problema. No entanto,
é importante repetir que, quando as indústrias depositam no solo os resíduos, quando lançam
SENAI-RJ 13
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Uma palavra inicial
efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam danos às vezes
irreversíveis ao meio ambiente.
O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram uma
falha básica de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas
através de processos de produção desperdiçadores e que produzem subprodutos tóxicos.
Fabricam-se produtos de utilidade limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos
aterros. Produzir, consumir e dispensar bens dessa forma, obviamente, não são atitudes
condizentes com o desenvolvimento sustentável.
Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”)
são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias
não tem aproveitamento para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser
fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mesma
forma que a Terra possui uma capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua
capacidade de receber resíduos também é restrita, e a de receber resíduos tóxicos praticamente
não existe.
Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que
considerem a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isso quer dizer que se
devem adotar práticas que incluam tal preocupação, introduzindo-se processos que reduzam o
uso de matérias-primas e energia, diminuam os resíduos e impeçam a poluição.
Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de
recursos é importante. Deve haver, portanto, crescente preocupação acerca da qualidade,
durabilidade, possibilidade de conserto e vida útil dos produtos. As empresas precisam não só
continuar reduzindo a poluição, como também buscar novas formas de economizar energia,
melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas. Reciclar e conservar
energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo.
É difícil, no entanto, ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cada uma
enfrenta desafios diferentes e pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o
amanhã, nós (o público, as empresas, as cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas
são mais desejáveis e, a partir daí, passar a trabalhar com elas.
Infelizmente, tanto os indivíduos como as instituições só mudarão suas práticas quando
acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios – sejam estes financeiros, para
sua reputação ou para sua segurança. Apesar disso, a mudança nos hábitos não é algo que possa
ser imposto. Deve ser uma escolha de pessoas bem-informadas a favor de bens e serviços
sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a capacidade de as pessoas escolherem,
usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável.
Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana
provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos
produtivos alguns riscos à saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, os acidentes de trabalho
14 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Uma palavra inicial
são uma questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, e as conseqüências
acabam afetando a todos.
Sabendo disso, podemos afirmar que, de um lado, é necessário que os empregados adotem
um comportamento seguro no trabalho, usando os equipamentos de proteção individual e
coletiva, e de outro, que cabe aos empregadores prover a empresa com esses equipamentos,
orientar quanto a seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtiva e a adequação dos
equipamentos de proteção. A redução do número de acidentes só será possível à medida que
cada um – trabalhador, empregador e governo – assuma, em todas as situações, atitudes
preventivas, capazes de resguardar a segurança de todos.
Deve-se considerar, também, que cada indústria possui um sistema produtivo próprio, e,
portanto, é necessário analisá-lo em todas suas especificidades, para determinar seu impacto
sobre o meio ambiente, sobre a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos
trabalhadores, propondo alternativas que possam levar a melhores condições de vida para
todos.
Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o número de países,
empresas e indivíduos que, já estando esclarecidos acerca dessas questões, vêm desenvolvendo
ações que contribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas isso ainda
não é suficiente... é preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e
deve ser usado em tal direção. Assim, iniciamos este material conversando com você sobre
meio ambiente, saúde e segurança no trabalho, lembrando que, em seu exercício profissional
diário, você deve agir de forma harmoniosa com o ambiente, zelando também pela segurança e
saúde de todos no trabalho.
Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, saúde e segurança no
trabalho – o que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é
responsável. Vamos fazer a nossa parte?
SENAI-RJ 15
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Introdução
O termo automóvel apareceu no final do século XIX e difundiu-se rapidamente para indicar
um novo meio que modificava substancialmente as condições de transporte e oferecia à
humanidade um sentido superior de civilização.
Com a invenção da máquina a vapor, foi possível substituir a tração animal e, também, o
esforço humano em muitos trabalhos.
No final de 1771, Cugnot construiu o primeiro veículo a vapor e percorreu as ruas de Paris
a 3km/h. Entretanto, a utilização do motor a vapor em veículos tornou-se complicada por
razões técnicas, tais como tamanho e baixo desempenho.
Em 1862, Nikolaus August Otto (1832-1891) inventou o motor de ciclo que leva o seu nome
e que necessita de centelha elétrica para inflamar a mistura de ar/combustível. Em 1897, o
também alemão Rudolph Diesel inventou o motor de ciclo, que inflama a mistura por meio da
compressão e que é conhecido como motor diesel.
O motor é o resultado do trabalho de diversos pesquisadores com contribuições de várias
ciências, destacando-se aquelas que levaram os motores a diminuirem o consumo de
combustível e a poluírem cada vez menos o meio ambiente.
O motor é, enfim, um dos maravilhosos inventos que proporcionam conforto e segurança
à nossa vida. Sua invenção trouxe benefícios para a sociedade com repercussão em todos os
campos tecnológicos.
Agora, um convite a você: faça uma reflexão sobre a importância dos motores no
desenvolvimento da sociedade e, principalmente, sobre a relação consumo de combustível/
poluição do meio ambiente. Lembre-se que a médio - ou talvez mesmo a curto prazo - a situação
pode melhorar ou piorar, dependendo da atuação do ser humano na preservação ambiental.
Pense nisso!
SENAI-RJ 17
Bloco 1
Classificação e
funcionamento
dos motores
Motores: do vapor à combustão
Motores de combustão externa
Motores de combustão interna
Combustão
Motor de ciclo OTTO
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Classificação e funcionamento
dos motores
Neste bloco, vamos estudar a evolução dos motores – do vapor à combustão –, a sua
classificação e o seu funcionamento.
Motores: do vapor à combustão
Há muitos séculos, o homem vem se defrontando com o problema do transporte. Muitos
dos seus esforços foram dirigidos à construção de veículos que não dependessem de tração
animal.
Com a invenção da máquina a vapor, o motor passou a ser instalado nos veículos já
existentes: carruagens, triciclos e bicicletas.
O primeiro desses veículos, um triciclo a vapor, foi construído na França, em 1771. Esse
triciclo iniciou um processo que não se interrompeu mais: a produção de automóveis (veículos
que têm propulsão própria).
Entretanto, a máquina a vapor apresentava muitos problemas e inconvenientes, entre os
quais destacam-se:
• seu baixo rendimento obrigava a utilizar grandes quantidades de combustível e água;
• a produção de vapor em caldeiras, pelo calor gerado nas fornalhas, levava o motor a
ocupar muito espaço. Por isso, a dificuldade em fazer um carro a vapor compacto.
Com o desenvolvimento de pesquisas, ocorreu um avanço tecnológico que culminou com
a criação de um novo tipo de motor, no qual o aproveitamento da energia é feito internamente.
SENAI-RJ 21
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
O motor de combustão interna queima o combustível dentro dos
cilindros que produzem a força motriz do veículo. Por isso, funciona
com quantidades controladas de combustível e possui rendimento
superior ao do motor de combustão externa.
Um motor de quatro tempos foi construído e utilizado com
sucesso, em 1876, pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto, que
baseou seus trabalhos nos princípios físicos patenteados pelo
francês Beau de Rochas.
Fig. 1 – Nikolaus Otto
O primeiro automóvel a gasolina
patenteado foi construído em 1885, na
Alemanha, por Carl Benz, que montou um
motor de quatro tempos e adaptou-o a um
triciclo.
Fig. 2 – Primeiro automóvel patenteado (1885)
Classificação dos motores quanto ao tipo de
combustão
Os motores podem ser classificados em:
• motores de combustão externa; e
• motores de combustão interna.
Leia, a seguir, sobre eles.
22 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Motores de combustão externa
A locomotiva a vapor é um exemplo de
veículo que utiliza motor de combustão
externa. Neste tipo de motor a queima do
combustível – carvão ou lenha – ocorre fora do
local onde se produz o movimento (cilindro).
Nos motores com propulsão a vapor o
calor produzido é utilizado para aquecer a água
em uma caldeira, transformando-a em vapor
que se expande, criando uma pressão que
movimenta os êmbolos. Em conseqüência, os
Fig. 3 – Locomotiva a vapor
êmbolos acionam as rodas motrizes da
locomotiva.
Observe o seu funcionamento ilustrado na próxima figura.
Legenda
1. Fornalha
2. Caldeira
3. Tubulação
4. Êmbolo
5. Cilindro
6. Roda motriz
Fig. 4 – Motor de combustão externa (vapor)
Seguindo o princípio de funcionamento da locomotiva a vapor, foram desenvolvidos os
primeiros veículos a vapor, como o do francês Cugnot. Este motor também é chamado de
exotérmico.
Fig. 5 – Automóvel de Cugnot (1771)
SENAI-RJ 23
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Motores de combustão interna
O motor de combustão interna é formado por um conjunto de peças mecânicas e elétricas,
cuja finalidade é produzir trabalho, pela força de expansão resultante da queima da mistura de
ar/combustível no interior de cilindros fechados.
Por esse processo, o motor de combustão interna tem um rendimento térmico maior que
o possibilitado pela combustão externa. O combustível é queimado em quantidades controladas,
resultando melhor aproveitamento da energia produzida na queima.
Para atender às mais variadas necessidades do atual estado de desenvolvimento tecnológico, os fabricantes constroem motores de combustão interna que funcionam com diversos tipos de combustível. Assim, encontram-se
motores movidos a gás, a gasolina, a óleo diesel, a querosene, a álcool e
até com misturas de vários combustíveis.
Classificação dos motores de combustão interna
O quadro a seguir mostra a classificação dos motores de combustão interna.
CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
Quanto a
Denominação
Número de cilindros
Monocilíndricos
Policilíndricos
Disposição dos cilindros
Em linha
Em V
Horizontais opostos
Em VR
Ciclo de trabalho
Ciclo OTTO
Ciclo diesel
Número de tempos
2 tempos
4 tempos
continua ...
24 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
continuação
Quanto a
Denominação
Tipo de combustível
A gasolina
A álcool
A GNV
A diesel
Tipo de arrefecimento
A ar
A água
Posição da árvore de comando
OHV (válvula no cabeçote)
de válvulas
OHC (comando no cabeçote)
DOHC (duplo comando no cabeçote)
Vamos explorar, então, a classificação dos motores de combustão interna.
Quanto ao número de cilindros
Normalmente, os motores podem ser construídos com um ou vários cilindros. O motor
monocilíndrico é usado em implementos agrícolas, motocicletas e pequenas lanchas. Os
motores policilíndricos, com quatro, cinco, seis, oito, doze ou mais cilindros, destinam-se a
automóveis, locomotivas, navios e aviões.
Motor monocilíndrico – possui um único cilindro.
Motor policilíndrico – possui mais de um cilindro.
Observe, a seguir, um exemplo de motor policilíndrico.
Fig. 6 – Motor de 6 cilindros em linha
SENAI-RJ 25
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Quanto à disposição dos cilindros
Considerando a disposição dos cilindros, os motores de combustão interna podem ser
classificados como:
• em linha;
• em V;
• horizontais opostos; e
• em VR.
Motor com cilindros em linha
É a disposição mais utilizada para motores de 4 cilindros e são usados na maioria dos
automóveis pequenos.
Motor com cilindros em V
O motor em V comporta duas fileiras de cilindros dispostos em ângulo de 60º ou 90º. Esta
disposição reduz o volume do conjunto do motor. Confira na próxima ilustração.
Fig. 7 – Motor V8
Motor com cilindros horizontais opostos
O bloco com cilindro em oposição (boxer) permite um desenho mais baixo da carroceria,
dimensão reduzida do compartimento onde se localiza e baixo centro de gravidade.Veja na
figura a seguir.
26 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Fig. 8 – Motor 4 cilindros opostos (Boxer)
Motor com cilindro em VR (V Reihne)
Nesse tipo de motor os cilindros estão agrupados descentralizados, num bloco único. Os
cilindros estão dispostos em um ângulo de 15º e o cabeçote é comum aos cilindros.
3
1
Legenda
2
1. Fileira de cilindros 1 - 3 - 5
2. Fileira de cilindros 2 - 4 - 6
3. Lado do volante
Fig. 9 – Motor VR
Este motor possui a dimensão compacta de um motor de 4 cilindros.
Quanto ao ciclo de trabalho
Em relação ao ciclo de trabalho, os motores de combustão interna dividem-se em:
• motores de ciclo OTTO;
• motores de ciclo diesel.
SENAI-RJ 27
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Ciclo OTTO – a combustão se realiza com o auxílio de uma centelha elétrica.
Fig. 10 – Motor com ignição por centelha
Ciclo diesel – a combustão se dá pela compressão do ar que gera alta temperatura e inicia
o processo de queima do combustível injetado sob pressão.
Fig. 11 – Motor com ignição por compressão
Quanto ao número de tempos
Com relação a esse parâmetro, os motores podem funcionar segundo um ciclo de:
• 2 tempos;
• 4 tempos.
28 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Quanto ao tipo de combustível
Os motores de combustão interna, com relação ao tipo de combustível utilizado, podem
ser classificados em:
• a gasolina;
• a álcool;
• a diesel;
• a GNV (gás natural veicular).
Quanto ao tipo de arrefecimento
Com relação ao tipo de arrefecimento, os motores de combustão interna dividem-se em:
• a ar;
• a água.
Quanto à posição da árvore de comando de válvulas
De acordo com a localização da árvore de comando de válvulas, que controla a abertura e
o fechamento das válvulas do motor, há três tipos de motor descritos a seguir.
OHV (over head valve ou válvula no cabeçote)
O comando de válvulas é colocado ao lado dos cilindros no bloco do motor, com hastes e
balancins acionando as válvulas localizadas no cabeçote.
3
2
4
Legenda
1
1. Tucho
2. Haste
3. Balancim
4. Válvula
5. Árvore de comando
5
Fig. 12 – Válvula no cabeçote
SENAI-RJ 29
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
OHC (over head camshaft ou comando no cabeçote)
Dispensa hastes de válvulas, pois o comando de válvulas não fica no bloco, mas no cabeçote.
Por isso, tal motor pode suportar um regime de rotação maior que o OHV.
2
3
Legenda
1
1. Válvulas
2. Tucho
3. Árvore de comando
Fig. 13 – Comando de válvulas no cabeçote
DOHC (double over head camshaft - duplo comando de válvulas no cabeçote) ou TC (twin
camshaft - duplo comando)
Possui dois comandos de válvulas localizados no cabeçote - um aciona as válvulas de
admissão e o outro, as de escapamento. Cada comando atua diretamente sobre as válvulas,
aumentando, ainda mais, o regime de rotação que o motor pode suportar.
Fig. 14 – Duplo comando de válvulas no cabeçote
30 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Funcionamento do motor
Agora que já vimos as categorias dos motores de combustão interna, vamos estudar os
princípios físicos que proporcionam a transformação da energia em movimento.
Combustão
A combustão ou queima é um processo químico em que, necessariamente, três elementos
se combinam:
• combustível Î todo material capaz de ser queimado.
• comburente Î elemento que alimenta a combustão; por exemplo, o oxigênio; e
• calor Î forma de energia que faz com que o combustível atinja o ponto de ignição.
O nome motor de combustão, indica que o motor utiliza a energia do combustível para realizar trabalho mecânico.
Motor de ciclo OTTO
Nesse motor a queima do combustível é provocada por meio de centelha elétrica, produzida
na vela de ignição.
Os motores de ciclo OTTO, usados no automóvel, são chamados de motor de quatro tempos,
pois para completar um ciclo de funcionamento, necessitam de duas voltas da árvore de
manivelas e quatro movimentos do êmbolo, o que explica o termo motor de quatro tempos.
O motor de ciclo OTTO também é chamado de:
– motor de combustão interna com ignição por centelha;
– motor de quatro tempos.
Os tempos do motor de ciclo OTTO são:
• 1º – admissão;
• 2º – compressão;
• 3º – combustão; e
• 4º – escapamento.
SENAI-RJ 31
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Cada tempo do motor de ciclo Otto representa o deslocamento do pistão,
seja para cima em direção ao PMS ou para baixo, em direção ao PMI.
PMS – ponto morto superior - é a posição mais avançada que o pistão
atinge em seu movimento para cima.
PMI – ponto morto inferior - posição mais baixa que o pistão atinge em seu
movimento para baixo.
Vamos, então, analisar os quatro tempos do motor de ciclo OTTO, com o apoio de
ilustrações.
1º tempo - Admissão
A válvula de admissão está aberta e a válvula de escapamento está fechada. A mistura ar +
combustível entra por sucção.
Fig. 15 – Admissão
O êmbolo desloca-se do ponto morto superior (PMS) ao ponto morto inferior (PMI),
aspirando a mistura de ar/combustível para o interior do cilindro.
2º tempo - Compressão
Ambas as válvulas ficam fechadas. O êmbolo desloca-se para o ponto morto superior e a
mistura ar/combustível é comprimida. A árvore de manivelas efetua outra meia volta,
completando a primeira volta completa.
32 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
Fig. 16 – Compressão
3º tempo - Combustão
No final da compressão, com as válvulas de admissão e de escapamento fechadas, é
produzida uma centelha elétrica na vela, que irá inflamar, rapidamente, o combustível. Com a
expansão dos gases, o êmbolo é impulsionado para o ponto morto inferior, produzindo o tempo
motriz.
A árvore de manivelas efetua mais meia volta, completando uma volta e meia.
Fig. 17 – Combustão
4º tempo - Escapamento
Com a válvula de descarga aberta e a válvula de admissão fechada, o êmbolo desloca-se
para o ponto morto superior, expulsando os gases queimados.
SENAI-RJ 33
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Classificação e funcionamento dos motores
A árvore de manivelas efetua mais meia volta, completando duas voltas e o ciclo total.
Fig. 18 – Escapamento
Pelo que foi visto anteriormente, conclui-se que, dos quatro tempos, apenas o terceiro
tempo (combustão) produz trabalho útil. Um volante, instalado no extremo da árvore de
manivelas, regulariza o funcionamento do motor.
Os cilindros trabalham dentro de determinada ordem de combustão e o volante, por ter
inércia, transforma os impulsos que recebe em movimento contínuo.
34 SENAI-RJ
Bloco 2
Motor: componentes e
características
Componentes do motor
Bloco de motor
Conjunto móvel
Cabeçote
Características dos motores
Cilindrada
Taxa de compressão ou relação volumétrica
Torque
Potência
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Motor: componentes
e características
No Bloco 2, o estudo sobre motores de ciclo OTTO aborda os seus principais componentes
e, também, as suas características.
A leitura, a seguir, possibilitará que você amplie seus conhecimentos sobre esses temas.
Componentes do motor
O motor de combustão interna produz movimentos de rotação por meio de combustão
dentro de cilindros fechados. Suas partes fundamentais são:
• bloco do motor;
• conjunto das bielas e árvore de manivelas (conjunto móvel); e
• cabeçote.
2
3
Nas próximas ilustrações,
4
com o apoio das legendas,
observe as partes externas e
5
internas do motor de ciclo
6
OTTO.
7
8
1
Legenda
1. Polia da árvore de manivelas
2. Tampa do cabeçote
3. Cabeçote
4. Coletor de escape
5. Bloco do motor
6. Turbo
7. Junta do cabeçote
8. Cárter
Fig. 1 – Partes externas do motor
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
6
7
5
8
4
3
9
2
Fig. 2 –
1
10
Legenda
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Biela
Pino
Pistão
Válvulas
Tucho
Árvore do comando de
válvulas
7. Coletor de admissão
8. Volante
9. Anéis
10. Árvore de manivelas
Fig. 2 – Partes internas do motor
Bloco de motor
O bloco do motor contém os cilindros, mecanismo da árvore de manivelas, pistões e o
cárter.
O bloco do motor pode ser feito em ferro fundido cinzento ou liga leve.
Os cilindros podem ser usinados diretamente no bloco ou formados por camisas de
cilindros inseridas em alojamentos específicos no bloco.
Este recurso é utilizado em blocos de liga-leve ou em blocos cuja camisa trabalhe em contato
direto com líquido do sistema de arrefecimento.
No bloco do motor estão localizados os canais de passagem do óleo do sistema de
lubrificação e do líquido de arrefecimento.
Fig. 3 – Bloco do motor
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Conjunto móvel
Dentro do bloco do motor está montado o conjunto móvel, que é constiruído de:
• êmbolo (pistão);
• pinos de êmbolo;
• anéis de segmento;
• bielas;
• bronzinas (casquilhos);
• árvore de manivelas (virabrequim); e
• volante do motor.
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6
5
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8
3
2
Legenda
1
9
1. Polia da árvore de manivelas
2. Árvore de manivelas
3. Bloco do motor
4. Biela
5. Pino do pistão
6. Pistão
7. Anéis
8. Volante
9. Cárter
Fig. 4 – Conjunto móvel
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Êmbolo (pistão)
Componente móvel, instalado no interior do cilindro e ligado por um pino à biela.
1
2
Legenda
3
1. Pistão
2. Pino
3. Biela
Fig. 5 – Êmbolo
O êmbolo transmite a força de expansão dos gases no cilindro para a árvore de manivelas
por meio da biela.
Age como uma parede móvel da câmara de combustão.
Com o seu movimento, puxa a mistura ar/combustível do coletor de admissão. Comprime
a mistura sucessivamente, recebendo, assim, a pressão dos gases em expansão, e expelindo os
gases queimados no cilindro. Além disso, guia os pés da biela e absorve o impulso lateral
determinado pela inclinação que ocorre na biela, durante a rotação da árvore de manivelas.
Entre o êmbolo e o cilindro existe um pequeno jogo diametral indispensável para permitir
o livre movimento do êmbolo e a formação de uma camada de óleo. A ligação entre esses dois
componentes é feita por anéis.
Os êmbolos são fabricados de liga de alumínio. Nos motores de competição
e em alguns modelos de série mais potentes, os pistões são de alumínio
forjado.
A parte superior do êmbolo é chamada de cabeça, enquanto a que fica abaixo do alojamento
dos anéis que guiam o êmbolo no interior do cilindro, tem o nome de (saia). Muitos êmbolos
modernos têm uma capa (saia) menor na zona em que fica o pino, para diminuir o peso e
limitar o atrito com o interior do cilindro.
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
2
3
4
1
Legenda
1. Alojamento do pino
2. Cabeça
3. Zona dos anéis
4. Saia (capa)
Fig. 6 – Partes do êmbolo
Êmbolo ou pistão
Cabeça: parte superior do êmbolo
recebe a força de expansão dos
gases da combustão.
Zona dos anéis: parte lateral da cabeça
é onde ficam os anéis.
Capa ou saia: zona do pistão que se apóia na parede do cilindro
guia o
pistão no percurso entre o PMI e o PMS. O nível da saia forma a medida de
diâmetro do pistão.
Nas partes da saia do êmbolo, logo abaixo da canaleta de óleo, há dois mancais - um diante
do outro. Nesses mancais, aloja-se um pino, encaixado no pé da biela e que fica no interior do
êmbolo, podendo estar no centro do êmbolo ou ter posição descentralizada.
A descentralização do pino diminui, e até elimina, as batidas da saia do êmbolo nas paredes
do cilindro no início da combustão.
Mancal
Dispositivo sobre o qual se apóia em eixo que gira, desliza ou oscila, e que
lhe permite movimento com um mínimo de atrito.
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Pino de êmbolo
Elemento tubular que liga o pistão à biela. Feito de aço dotado de elevada resistência
superficial, acompanha o seu respectivo êmbolo para garantir o ajuste adequado. Os pinos de
êmbolo são classificados em flutuantes, semi-flutuantes e fixos.
Tipos de pinos do êmbolo
Flutuante
É o pino de êmbolo que desliza livre no êmbolo e na biela, limitado por anéis de travamento.
Semiflutuante
Desliza livre no êmbolo e é fixo na biela por parafuso ou interferência.
Fixo
É preso ao êmbolo por parafuso, trava ou interferência e é livre na biela.
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 a sua inserção na cavidade,
conferindo-lhes, também, uma certa elasticidade, indispensável para que a superfície de trabalho
se conserve sempre aderida à parede do cilindro.
Os anéis têm as seguintes funções:
• vedação, impedindo a saída da mistura na compressão e dos gases da combustão;
• dissipação do calor, fazendo-o passar dos êmbolos para os cilindros e, daí, para o
sistema de arrefecimento.
Tipos de anéis de segmentos
Há dois tipos básicos de anéis de segmento: os de compressão (vedação) e os raspadores
ou recolhedores de óleo.
Anéis de compressão
Os anéis de compressão são encaixados nas duas primeiras canaletas da zona dos anéis.
Promovem a vedação entre os êmbolos e cilindros, o que garante a compressão da mistura.
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Evitam, também, a passagem dos gases da câmara de combustão para o cárter, e do óleo do
cárter para as câmaras.
Os anéis de compressão são revestidos de cromo ou molibdênio, o que lhes confere maior
resistência ao atrito e à abrasão. Esta propriedade é muito importante, principalmente no
período de amaciamento do motor.
Anel raspador ou recolhedor de óleo
O anel raspador ou recolhedor de óleo tem como principal função raspar o excesso de óleo
da parede do cilindro e drená-lo em direção ao cárter do motor. Desta forma, assegura-se uma
película de óleo suficiente para lubrificar os anéis de compressão.
É o terceiro anel instalado no êmbolo.
Os anéis não requerem manutenção, e sim procedimentos técnicos de fabricação e montagem que lhes garantam vida útil semelhante à das demais
peças móveis do motor. Devem ser substituídos sempre que o motor é
recondicionado.
Cuidado com a posição de montagem dos anéis no êmbolo. As aberturas
dos anéis devem ser desencontradas de 120º e fora da área do pino do
êmbolo.
Biela
É a peça que se liga ao êmbolo por um pino e tem a finalidade de unir o êmbolo à árvore de
manivelas.
Juntamente com a manivela dessa árvore, permite a transformação do movimento retilíneo
alternado do êmbolo, em movimento de rotação da árvore de manivelas. Trata-se, pois, de um
dos componentes móveis mais solicitados do motor.
As bielas são fabricadas de aço forjado ou de ferro fundido.
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
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6
1
3
2
5
4
Legenda
1. Arruela
2. Porca de fixação
3. Capa da biela
4. Bronzinas
5. Lingüeta e ranhura
6. Parafuso
7. Bucha do pino do pistão
8. Orifícios de lubrificação
9. Pé de biela
10. Corpo de biela
11. Cabeça de biela
9
10
8
11
Fig. 7 – Partes da biela
A cabeça da biela, dividida em duas partes - uma no próprio corpo da biela e outra separada
(chamada de capa) - , acopla-se ao moente da manivela da árvore de manivelas. Em ambas as
partes, são montadas bronzinas para o assentamento entre a biela e a árvore de manivelas.
Bronzina ou casquilho
As bronzinas desempenham três funções:
• reduzir os efeitos da fricção entre as peças em movimento no motor;
• suportar pressões e rotações elevadas;
• servir como peças de substituição e proteção da peça principal.
1
2
Legenda
1. Entrada de óleo
2. Reservatório de óleo
3. Filme de óleo
4. Eixo de rotação
4
3
Fig. 8 – Lubrificação na bronzina
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
O corpo da bronzina é fabricado em aço, coberto por camadas de material
anti-fricção à base de estanho ou chumbo.
Nos motores de combustão interna, as bronzinas são empregadas na árvore de manivelas
e em alguns tipos de árvore de comando das válvulas.
A bronzina é constituída basicamente de:
• ressalto de localização;
• canal de óleo;
• orifício de óleo.
2
1
Legenda
3
1. Ressalto de localização
2. Rebaixo
3. Alojamento do casquilho
Fig. 9 – Ressalto de localização
Ressalto de localização
O ressalto de localização evita que a bronzina se desloque lateralmente, quando o órgão
que ela apóia está em rotação. Esse ressalto está situado em uma das extremidades de cada
bronzina e se encaixa em um alojamento, no mancal em que se assenta a bronzina.
2
1
Legenda
1. Alojamento
2. Lingüeta de bloqueio
Fig. 10 – Montagem correta da bronzina
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Canal de óleo
Geralmente, na parte central da bronzina, na superfície de contato com a árvore, há um
rasgo que constitui o canal de óleo da bronzina.
Orifício de óleo
Nesse canal, há um orifício – o orifício de óleo –, que coincide com o orifício da capa do
mancal, por onde penetra o óleo que lubrifica a bronzina e a árvore apoiada.
Os casquilhos são vendidos em jogos de acordo com a marca e o tipo do motor.
Árvore de manivelas ou virabrequim
A árvore de manivela recebe o impulso do pistão por intermédio da biela e transforma o
movimento alternado dos pistões em movimento de rotação, tal qual um ciclista ao pedalar a
bicicleta.
Além de fornecer a rotação que colocará o automóvel em movimento, o virabrequim
comanda também a árvore de comando de válvulas, a bomba de óleo, a bomba d´água, o
distribuidor, o alternador e outros acessórios.
A árvore de manivelas é produzida em aço forjado ou ferro fundido e se
apóia, por meio das bronzinas, no respectivo suporte no bloco do motor.
Para girar sem provocar vibrações, a árvore de manivelas deve ser balanceada, utilizandose alguns contra-pesos colocados junto aos braços das manivelas.
Legenda
1. Contrapesos
1
Fig. 11 – Contrapesos de um virabrequim
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Em geral, a árvore de manivelas é atravessada por uma série de canais internos que têm a
função de levar o óleo, sob pressão, das bronzinas dos mancais fixos às bronzinas das bielas. As
bordas dos furos desses canais devem ser perfeitamente lisas.
Em uma das extremidades da árvore de manivelas fica fixado o volante do motor.
Partes da árvore de manivela
As principais partes da árvore de manivelas são os munhões, ligados uns aos outros
formando as manivelas.
O comprimento entre os centros de um munhão e um moente determina o braço da
manivela e o curso do pistão.
Os munhões giram alojados nos mancais, cujas capas são fixadas no bloco do motor. Entre
munhões e mancais são aplicadas bronzinas, da mesma forma que entre os moentes e as capas
das bielas.
Volante do motor
Tem como função acumular a energia mecânica desenvolvida no tempo de combustão e
fornecê-la ao motor nos tempos mortos que são admissão, compressão e descarga, permitindo
que o motor se mantenha em rotação. É como a bicicleta que continua um pouco seu movimento
mesmo depois de pararmos de pedalar.
O volante do motor também aloja a cremalheira de arranque, que recebe o movimento do
pinhão do motor de partida para iniciar o funcionamento do motor e serve de suporte de apoio
ao disco da embreagem, que transfere o movimento ao sistema de transmissão.
Cabeçote
O cabeçote realiza o fechamento superior dos cilindros. Nele estão instaladas uma ou duas
árvores de comando de válvulas, as válvulas de admissão e escape, as velas de ignição e as
válvulas injetoras.
O cabeçote e os pistões formam a câmara de combustão.
A maioria dos motores modernos utiliza cabeçote de liga de alumínio, com ótima dissipação
térmica.
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
O cabeçote desempenha uma série de funções importantes. Ele serve de passagem para
diversas substâncias necessárias ao funcionamento do motor e, por isso, dispõe de dutos
apropriados, que permitem a:
• entrada da mistura para as câmaras de combustão;
• saída dos gases produzidos na queima da mistura;
• circulação do líquido arrefecimento, para resfriar o cabeçote;
• passagem de óleo para a lubrificação do conjunto de árvore de comando, balancins e
guias das válvulas.
Fig. 12 – Cabeçote com duplo comando de válvulas
Tipos de cabeçote
Há dois tipos de cabeçote:
• inteiriço
• individual
um só cabeçote cobre todos os cilindros;
cada cilindro ou grupo de cilindros possui seu cabeçote.
Componentes do cabeçote
Estão localizados no cabeçote os componentes apontados na figura 13.
Além desses, também fazem parte do cabeçote:
• sede de válvulas;
• guia de válvulas;
• câmara de combustão;
• galerias ou dutos.
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
1
6
5
4
2
7
Legenda
3
1. Tampa do cabeçote
2. Cabeçote
3. Válvulas
4. Tucho
5. Coletor de escape
6. Junta do cabeçote
7. Árvore de comando de
válvulas
Fig. 13 – Cabeçote
Sede de válvulas
São buchas curtas com uma das extremidades de formato cônico. Encaixam-se nos
alojamentos do mesmo formato, situados nos rebaixos do cabeçote que formam as câmaras de
combustão. As sedes das válvulas são colocadas em seus alojamentos com interferência. Na sua
superfície, as válvulas apóiam-se para transferir calor e vedar o cilindro.
O ângulo de inclinação da superfície das sedes é semelhante ao ângulo da face de
assentamento das válvulas, para que se acasalem e façam a vedação da câmara de combustão
durante a compressão da mistura.
Como estão submetidas a temperaturas elevadas, as sedes de válvulas são
fabricadas com aços especiais, para resistirem a desgastes e deformações.
Guia de válvulas
Mantém as válvulas em sua posição de trabalho e permitem o seu deslocamento. Essas
guias podem ser fixas ou substituíveis.
SENAI-RJ 49
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
As guias das válvulas têm forma cilíndrica e são colocadas, com interferência, em perfurações
existentes no cabeçote. Em geral, a extremidade superior da guia tem forma cônica, para evitar
o acúmulo de óleo lubrificante que poderia vazar para dentro das câmaras de combustão.
As guias das válvulas são fabricadas em latão, ferro fundido ou aço.
Câmara de combustão
Cavidade onde acontece a compressão da mistura ar/combustível para realizar a combustão.
Essas câmaras precisam ser hermeticamente fechadas, para não haver perda de compressão.
É por isso que há uma junta de vedação, instalada entre o cabeçote e o bloco.
A junta faz a vedação entre o cabeçote e o bloco do motor. Isola, também, uns dos outros,
os condutos, orifícios e câmaras, para que cada um cumpra suas funções, sem interferir nas dos
outros. Isso é possível porque as perfurações da junta, do cabeçote e do bloco são
correspondentes.
A junta do cabeçote é fabricada com materiais sintéticos e recebe reforços
metálicos, para resistir às altas temperaturas e pressões causadas pela combustão da mistura.
Fig. 14 – Montagem da junta do cabeçote
50 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Como a junta sofre esmagamentos durante a instalação do cabeçote, deve
ser substituída toda vez que ele for retirado para reparos no motor.
Galerias ou dutos
Passagens internas por onde circulam o óleo lubrificante, líquido do sistema de
arrefecimento, mistura ar/combustível, ar e gases no bloco, no cabeçote ou nos coletores.
Válvulas
São dispositivos que permitem a entrada de mistura ar/combustível (válvula de admissão)
e a saída dos gases queimados (válvula de descarga) e vedam a câmara de combustão do cilindro
quando se encontram fechadas.
Constituição das válvulas
Tanto a válvula de admissão quanto a de escapamento possuem essencialmente uma
cabeça circular, com assento em forma cônica, e uma haste.
Veja, com o apoio da legenda, os componentes de uma válvula, na próxima ilustração.
3
2
1
4
Legenda
1. Margem da válvula
2. Assento
3. Tulipa
4. Haste
5. Canaleta da chaveta
5
Fig. 15 – Partes da válvula
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Cabeça
Parte superior da válvula que funciona dentro da câmara de combustão.
Margem
Situa-se entre a face de assentamento e a cabeça da válvula. A margem assegura a eficiência
da vedação da face do assento, evitando que ela se deforme pela ação do calor da combustão.
Face de assentamento
Quando em contato com a sede no cabeçote, esta face faz a vedação da câmara de
combustão e transfere calor. O ângulo da face de assentamento deve ser diferente do ângulo da
sede, para evitar que a válvula se agarre à sua própria sede.
A válvula de admissão geralmente é maior que a de descarga, para facilitar a entrada da
mistura ar/combustível no interior do cilindro, permitindo, assim, melhor eficiência volumétrica.
Para dissipar o calor, as válvulas de descarga possuem a face de assentamento mais larga
que a de admissão, o que aumenta a área de contato da válvula com a sede no cabeçote. Veja na
figura a seguir.
Fig. 16 – Face de assentamento da válvula
A válvula de escapamento é fabricada de material mais resistente às temperaturas elevadas
do que à de admissão. Isso acontece porque os gases resultantes da queima da mistura têm
temperaturas mais elevadas do que a mistura que entra pela válvula de admissão.
Algumas válvulas de descarga possuem sódio metálico no interior da sua haste, para
melhorar essa dissipação do calor.
Alguns motores modernos utilizam mais de duas válvulas por cilindro, para melhorar,
ainda mais, a sua alimentação, o que resulta em aumento de rendimento volumétrico (motores
multi-válvulas). Como exemplo, veja a próxima ilustração.
52 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Fig. 17 – Cabeçote com 16 válvulas
Mola
Fabricada de aço especial, tem como função fazer o fechamento da válvula.
Prato
A finalidade do prato é centralizar a haste da válvula em relação à mola, alojar as chavetas
para o travamento na haste e comprimir a mola no seu alojamento do cabeçote.
Chavetas
As chavetas são pequenas peças de aço em forma semicircular e cônica. São encaixadas no
orifício central do prato, travando-o na canaleta da extremidade da haste da válvula, para que a
válvula fique submetida à ação de retorno da mola.
Vedador
As válvulas possuem vedadores que impedem a passagem excessiva do óleo lubrificante
para a câmara de combustão, entre a haste e a guia da válvula.
Sempre que as válvulas forem desmontadas, é necessário substituir os
vedadores.
SENAI-RJ 53
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Árvore de comando de válvulas
A árvore de comando de válvulas tem como função comandar, em momento propício, a
abertura das válvulas e controlar o seu fechamento.
De acordo com a concepção do motor, a árvore de comando das válvulas pode estar alojada
no bloco de cilindros, disposta sobre o virabrequim ou presa sobre o cabeçote.
Tanto a posição da montagem quanto o número de árvores de comando de válvulas exercem
uma grande influência na constituição do mecanismo de comando da distribuição.
Em todos os motores de quatro tempos, a árvore de comando gira à metade
da rotação do motor.
A árvore de comando de válvulas pode ser acionada diretamente pela árvore de manivelas,
por engrenagens, corrente ou por correia dentada.
Se o motor tem duas válvulas por cilindro, isto quer dizer que há uma válvula de admissão
e uma de escape.
Os motores modernos muitas vezes apresentam mais de duas válvulas por cilindro, que
proporcionam maior eficiência de enchimento dos cilindros, resultando em melhor rendimento
do motor para uma mesma cilindrada.
Motores de três válvulas por cilindros têm duas válvulas de admissão e uma de escape.
A otimização no fluxo de mistura ar/combustível e o maior número de válvulas proporcionam maior eficiência volumétrica e de combustão, resultando em níveis reduzidos de emissões na descarga.
Alguns motores possuem comando de válvulas variável. Este comando permite modificar
o diagrama de distribuição, ou seja, a antecipação da abertura e o atraso do fechamento das
válvulas durante o funcionamento do motor, graças a dispositivos chamados variadores de
fase.
54 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Desse modo, é possível obter, além de uma potência específica elevada, um campo de
utilização muito amplo no que diz respeito aos médios e baixos regimes de rotação. Com o
sistema de distribuição variável, também se pode conseguir melhorias sensíveis na emissão de
poluentes.
O variador de fase intervém no posicionamento angular da árvore de comando de válvulas.
Componentes do mecanismo de abertura de válvulas
As válvulas do motor são comandadas pelos ressaltos dos comandos de válvulas. Mas para
essa operação, ainda fazem parte desse sistema os mecanismos que estudaremos a seguir:
• o tucho;
• a vareta;
• o balancim;
• as engrenagens da distribuição.
Tucho
É o elemento que recebe e transmite o movimento do came (ressalto) da árvore de
comando, para realizar a abertura da válvula. Observe, a seguir, sua localização no motor.
Legenda
1. Tucho
1
Fig. 18 – Tucho
Tipos de tucho
Os tuchos podem ser mecânicos ou hidráulicos.
SENAI-RJ 55
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Tucho hidráulico
O tucho hidráulico tem como objetivo principal manter as válvulas do motor
constantemente reguladas.
No interior do tucho há um êmbolo que trabalha com pressão de óleo, fornecido pelo
próprio sistema de lubrificação do veículo.
2
Legenda
1. Êmbolo
2. Furo de entrada de óleo
1
Fig. 19 – Tucho hidráulico
Os tuchos hidráulicos anulam automaticamente a folga das válvulas durante o funcionamento do motor, o que permite obter um maior silêncio de
funcionamento (especialmente nos motores multiválvulas), além de trazer
vantagens para as operações de manutenção.
A eliminação da folga das válvulas garante o início de abertura de cada válvula exatamente
no instante programado de cada ciclo.
O óleo utilizado para o funcionamento dos tuchos provém da galeria principal do cabeçote,
por intermédio de canais de alimentação individualizados.
Vareta
Os motores que dispõem de uma árvore de comando de válvulas no bloco de cilindros
utilizam hastes de válvulas chamadas também de hastes de balancins, pois transmitem o
movimento do tucho ao balancim. Observe na ilustração a seguir a vareta.
56 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Fig. 20 – Vareta
Balancim
Componente que funciona como alavanca articulada num eixo, recebendo a ação da vareta
ou do comando e transmitindo-a para a válvula. Na próxima ilustração você pode verificar a
imagem do balancim.
2
1
3
Legenda
1. Balancim
2. Árvore de comando
3. Válvula
Fig. 21 – Balancim roletado
Pode-se utilizar os balancins para acionar as válvulas em um motor multiválvulas com
apenas uma árvore de comando de válvulas no cabeçote.
Engrenagens da distribuição
São polias dentadas que estão presas às árvores de comando de válvulas do motor e a elas
transmitem o movimento recebido pela correia dentada ou pela corrente, ligadas ao virabrequim.
Observe na ilustração a seguir.
SENAI-RJ 57
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
2
Legenda
1. Engrenagem do virabrequim
2. Engrenagem do comando
1
Fig. 22 – Engrenagem de distribuição
O acionamento da árvore de comando de válvulas pode ser feito por sistema direto ou
indireto. Confira esses tipos de acionamentos nas próximas figuras.
Acionamento direto por engrenagens
Legenda
2
1. Engrenagem do virabrequim
2. Engrenagem do comando
Acionamento indireto por correia dentada
2
1
Fig. 23 – Acionamento direto da árvore de
comando de válvulas
Legenda
1. Engrenagem do virabrequim
2. Engrenagem do comando de
válvulas
3. Tensionador de correia
1
3
Fig. 24 – Engrenamento indireto por
correia dentada
58 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Características do motor
Vamos, agora, conhecer as características que permitem avaliar o desempenho do motor:
• o volume de mistura adicionado em cada cilindro (cilindrada);
• o número de vezes que esse volume é diminuído na compressão (taxa de compressão);
• o torque do motor, o produto da força pelo braço da alavanca;
• a quantidade de trabalho que o motor realiza por unidade de tempo (potência).
O motor pode ser descrito pelas suas diversas características de construção e desempenho.
Entre as características de desempenho, temos a cilindrada, a potência, o torque e a taxa de
compressão.
Cilindrada
A cilindrada é o volume do cilindro compreendido entre o PMS e o PMI. Nos motores a
gasolina e a álcool é o volume máximo de mistura que entra no cilindro.
A cilindrada é calculada a partir das medidas de diâmetro e curso do êmbolo.
Observe na próxima ilustração: o diâmetro (d) representa a medida do cilindro do motor e
o curso (l) indica a distância percorrida pelo pistão ou êmbolo, no interior do cilindro.
Fig. 25 – Característica do cilindro
SENAI-RJ 59
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Cálculo da cilindrada
π d2 x l x N
V=
4
Onde:
V = cilindrada (em cm3)
π = 3,1416
d = diâmetro do cilindro
l = curso do êmbolo em cm
N = número de cilindros do motor
Lembre-se que um litro = 1000 cm3,então um motor com capacidade volumétrica de 1,8
litros, corresponde a 1800 cm3 de volume nos cilindros, ou a 450 cm3 por cilindro em um motor
de 4 cilindros.
Taxa de compressão ou relação volumétrica
A taxa de compressão é a relação existente entre o volume da mistura ar/combustível
contida no cilindro, quando o pistão encontra-se no PMI (ponto morto inferior), e o volume da
mistura comprimida, quando o pistão se encontra no PMS (ponto morto superior).
Para o cálculo da taxa de compressão é necessário saber o volume da câmara de combustão,
que normalmente é o volume da câmara existente no cabeçote. Analise a ilustração a seguir.
v
v
P.M.S.
V
P.M.I.
Fig. 26 – Taxa de compressão
60 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Cálculo da taxa de compressão
V+v
Rc=
= volume total
v
Onde:
Rc = relação de compressão
V = volume do cilindro
v = volume da câmara de combustão
A relação de compressão indica quantas vezes a mistura (ou o ar nos motores a diesel) é
comprimida, quando o êmbolo passa do PMI ao PMS. Quanto maior a RC, maior a potência do
motor.
Os motores a diesel têm uma relação de compressão maior que a dos motores a gasolina ou a álcool. Da mesma forma, os motores a álcool têm uma
relação de compressão maior que a dos motores a gasolina.
Hoje, com os motores flex-fuel, a relação de compressão está em 12:1 para atender às
solicitações dos combustíveis utilizados.
Torque
A palavra torque quer dizer esforço de torção. O torque depende não só da força (F) aplicada
como também da distância (d) que funciona como braço de alavanca dessa força.
d
F
Fig. 27 – Torque
SENAI-RJ 61
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Cálculo do torque:
Torque = força (F) x distância (d)
então:
T= Fxd
A unidade de torque é o Nm (Newton.metro).
O torque de um motor de combustão interna corresponde ao produto da força que o êmbolo
aplica, através da biela, sobre o braço da manivela da árvore de manivelas.
d
F
Fig. 28 – Torque na geometria do motor
Potência
A potência tem sido especificada em cavalos-vapor (cv) ou hp (horse-power) em função do
método comparativo pelo qual se obtinha seus valores.
Hoje a potência deve ser especificada em quilowatts (kW).
Para calcular a potência do motor é necessário conhecer o valor do torque desse motor e o
valor da velocidade de rotação.
62 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
Fórmula da potência
P = T.ω
Onde:
P = potência em watts (W)
T = torque, em Newton x metro (N.m)
ω = velocidade de rotação do eixo, em rad/s.
Cálculo da velocidade de rotação erm rpm
rpm = rotação por minuto
A velocidade de rotação pode ser expressa por
2 π .ω
n=
60
Onde:
n = velocidade de rotação em rpm
π = 3,1416
A unidade de potência ( watt), é pequena para expressar a potência dos modernos motores;
por isso utiliza-se o quilowatt (kW).
Cálculo da potência
P (kW) = T (N.m) . n (rpm)
955
Para auxiliá-lo, consulte, a seguir, a relação com as conversões:
1 kW = 1000W
1 kW = 1,36hp
1hp = 0,735 kW
1kgf = 9,8N (Newton)
SENAI-RJ 63
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Motor: componentes e características
No gráfico a seguir, podemos observar que a potência e o torque dependem da rotação do
Torque (Nm)
Potência desenvolvida (kW)
motor.
Rotação do motor (rpm x 100)
Gráfico 1 – Torque e potência
64 SENAI-RJ
Bloco 3
Sistemas dos motores
Sistema de distribuição
Sistema de lubrificação
Sistema de arrefecimento
Sistema de alimentação
Sistema de ignição
Sistema de controle de emissões
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Sistemas dos motores
Além dos assuntos já estudados até aqui, o motor é constituído também dos seguintes
sistemas:
• de distribuição;
• de lubrificação;
• de arrefecimento;
• de alimentação;
• de ignição; e
• de controle de emissões.
Vamos, então, conhecê-los.
Sistema de distribuição
As válvulas de admissão e de escapamento de cada cilindro devem abrir-se e fechar-se de
forma sincronizada com os tempos do motor: admissão, compressão, combustão e
escapamento.
Tais movimentos das válvulas são feitos por meio da árvore de comando de válvulas,
acionada por intermédio da árvore de manivelas. Essas árvores têm, cada qual, uma engrenagem.
A posição da engrenagem da árvore de comando de válvulas, em relação à engrenagem da
árvore de manivelas, recebe o nome de ponto de referência da distribuição mecânica.
Existem diversos modos de ligação entre a árvore de comando de válvulas e a de manivelas,
conforme o tipo de veículo. Por meio dessas ligações as duas árvores movem-se
sincronizadamente, com:
SENAI-RJ 67
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
• engrenamento direto;
• corrente;
• engrenagens intermediárias;
• correia dentada (caso mais comum).
As árvores (de manivelas e de comando de válvulas) fazem parte da distribuição mecânica, responsável pelo controle da entrada da mistura no motor e da saída dos gases produzidos na combustão.
Desse modo:
– a mistura de ar e combustível entra em cada cilindro no tempo certo;
– ocorre a compressão da mistura também no tempo certo;
– os gases resultantes da queima em cada cilindro saem por ocasião do
tempo de escapamento.
Essa coordenação é conseguida através de ângulos predeterminados, de acordo com os
ângulos existentes entre os cames (ressaltos) da árvore de comando de válvulas.
O sistema de distribuição é constituído basicamente pelos seguintes elementos:
• árvore de comando de válvulas;
• tuchos;
• haste de comando dos balancins;
• balancins;
• válvulas;
• molas das válvulas.
O sistema de distribuição é caracterizado de acordo com a posição do comando no motor.
Para melhorar o rendimento do motor, também pode ser utilizada mais de uma árvore de
comando de válvulas.
Sistema de distribuição com acionamento indireto
A árvore de comando de válvulas é acionada pela árvore de manivelas por meio de corrente
ou engrenagem. Ao girar, os ressaltos do comando atuam contra os tuchos, movimentando-os.
Esse movimento é passado às hastes e daí aos balancins que irão acionar as válvulas, fazendo
68 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
com que elas sejam afastadas das suas sedes. Ao passar a ação do ressalto, as molas das válvulas
fazem com que elas se fechem.
Esse sistema é utilizado nos motores V8 americanos.
Fig. 1 – Árvore de comando no bloco com acionamento da válvula por vareta e balancim
Sistema de distribuição com acionamento direto
O ressalto do comando atua no tucho ou no balancim, que passa o movimento para a
válvula.
Observe, nas ilustrações a seguir, diferentes tipos de distribuição com acionamento direto.
Fig. 2 – Árvore de comando no cabeçote com acionamento de válvula com balancim
SENAI-RJ 69
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Fig. 3 – Árvore de comando no cabeçote com acionamento da válvula com tucho hidráulico
Fig. 4 – Árvore de comando no cabeçote com acionamento da válvula por balancim
Diagrama de válvulas
É a representação gráfica dos ângulos de abertura e fechamento das válvulas num ciclo
completo do funcionamento do motor. Você pode conferir na ilustração a seguir.
PMS
1
7º
6º
Legenda
1. Válvula de admisasão
2. Válvula de escape
48º
47º
2
PMI
Fig. 5 – Diagrama de válvulas
70 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Nesse diagrama, indica-se, separadamente, o que ocorre com a válvula de admissão (traço
fino – 1) e com a de escapamento (traço cheio – 2).
O sistema cruzado é o mais utilizado, trazendo como vantagem uma excelente lavagem dos cilindros e um aumento da eficiência volumétrica, o que
proporciona melhora considerável no rendimento dos motores.
O tempo em que a válvula de admissão fica aberta, denomina-se ângulo de permanência
das válvulas e é por meio deste ângulo que se escolhe o comando a ser utilizado.
Ao somatório dos ângulos de avanço de abertura da admissão e do atraso no fechamento
de escape denomina-se cruzamento das válvulas. Quanto maior é este ângulo, mais acelerada
será a marcha-lenta do motor.
Variador de fase
O veículo, quando está em uma subida, necessita um torque maior para que não perca
potência. Para isso, pode-se atuar nas válvulas de admissão, antecipando o movimento de sua
abertura.
Alguns veículos possuem um dispostivo de avanço do comando, funcionando por pressão
de óleo ou solenóide, chamado de variador de fase.
O variador de fase tem o objetivo de, em função da carga e da rotação solicitadas pelo
motor, girar a árvore de comando de válvulas em relação à sua engrenagem, modificando o
diagrama e, conseqüentemente, o comportamento do motor.
O variador de fase é controlado pela central eletrônica, que comanda o seu acionamento a
partir do sinal recebido dos sensores. Em alguns motores, está localizado na extremidade da
árvore de comando de válvulas de admissão, ligado à sua engrenagem.
Árvore contra-rotante de equilíbrio ou árvore de balanceamento
A árvore contra-rotante de equilíbrio é um dispositivo amortecedor de vibrações, com
árvores de balanceamento dinâmico (contra-rotantes).
SENAI-RJ 71
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Nos motores de combustão interna, além das forças que agem na cabeça dos pistões,
provocadas pelos gases em expansão, também agem:
• forças centrífugas de inércia, originadas das massas rotantes;
• forças de inércia alternadas de 1ª e 2ª ordem, originadas das massas dotadas de movimento alternado.
O balanceamento do motor tem como objetivo eliminar as vibrações geradas pelas forças
centrífugas de inércia e pelas forças de inércia alternadas, durante seu funcionamento.
Os desequilíbrios produzidos pelas forças centrífugas e pelas alternadas de inércia de 1ª
ordem são eliminados contrabalanceando oportunamente o motor. O desequilíbrio provocado
pelas forças alternadas de inércia de 2ª ordem, nos motores a 4 cilindros em linha, geralmente
não é eliminado, cabendo aos suportes do motor a função de absorvê-las parcialmente.
Em alguns motores, no entanto, é utilizada a árvore contra-rotante, que anula as vibrações
causadas pelas forças já citadas, tendo um funcionamento suave e silencioso do motor,
principalmente em marcha-lenta. Esse dispositivo é utilizado nos motores V6.
Veja na próxima figura.
Fig. 6 – Árvore contra-rotante de equilíbrio
Sistema de lubrificação
Lubrificar consiste essencialmente em separar as superfícies de dois componentes em
movimento relativo por meio de uma película de óleo sob pressão, para minimizar o atrito e,
portanto, o desgaste.
72 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O sistema de lubrificação tem a função de garantir a circulação do óleo lubrificante, sob
pressão, do reservatório de óleo (cárter) às partes móveis do motor.
Possui um filtro, para reter as impurezas suspensas no óleo e uma bomba de óleo, para
transferi-lo, sob pressão, às partes do motor que necessitam de lubrificação.
Em vista disso, a lubrificação tem as seguintes funções:
• proteger os componentes internos do motor contra corrosões;
• melhorar a vedação entre os pistões e os cilindros;
• refrigerar as superfícies em contato;
• absorver choques;
• lubrificar;
• limpar, e
• reduzir atrito.
Atrito
Quando enfocamos o que ocorre no freio ou no disco de fricção da embreagem, verificamos
que o atrito, nesses casos, tem função importante. Na realidade, é ele que garante o
funcionamento tanto dos freios como da embreagem.
Entretanto, no interior do motor de combustão interna, o atrito tem uma ação indesejável:
desgasta os componentes, gera calor e tende a impedir o movimento. É por essas razões que se
usa o óleo lubrificante, que atua entre as partes em contato.
O atrito é uma força que se opõe, isto é, oferece resistência, ao movimento dos objetos que
estão em contato.
Mesmo as superfícies mais polidas têm irregularidades. Essas irregularidades, que podem
ser vistas ao microscópio, engancham-se umas nas outras, interferindo no movimento de uma
superfície em relação à outra.
Quanto maior a força com que as superfícies se comprimem uma contra a outra, mais
firmemente suas irregularidades ficam unidas, aumentando o atrito.
Além do acabamento das superfícies e da força de uma superfície contra a outra, o atrito
depende, também, do material de que são feitas. Assim, utilizam-se ligas antifricção (geralmente
SENAI-RJ 73
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
à base de bronze = bronzinas), para confeccionar os mancais que vão servir de apoio aos eixos
de aço, o que proporciona menor atrito entre eles.
Portanto, a força de atrito opõe-se à movimentação dos objetos cujas superfícies estão em
contato e depende dos seguintes fatores:
• da força com que são comprimidas entre si;
• do estado do acabamento superficial;
• dos materiais que estão em contato.
As asperezas (rugosidades) das superfícies em contato engancham-se na sua movimentação
e se rompem tanto no atrito de deslizamento como no atrito de rolamento. Esses atritos geram
calor, e o calor em excesso prejudica a resistência ao desgaste que as superfícies em contato
possuem.
A lubrificação consiste em eliminar o contato direto entre as superfícies,
colocando entre elas uma substância, que pode ser gasosa, líquida, sólida
ou pastosa.
Tal substância, conhecida como lubrificante, penetra nas irregularidades
das superfícies, de maneira a diminuir seu grau de contato, o desgaste e o
aquecimento.
Óleo lubrificante
A descoberta do petróleo na Pensilvânia, em 1859, introduziu, na lubrificação de máquinas,
o uso de óleos minerais, os quais, gradualmente, substituíram os óleos animais e vegetais.
Os óleos derivados do petróleo, por destilação ou refinamento, têm base mineral, e os
ésteres são de base sintética. As características do óleo mineral são modificadas e melhoradas
por meio do acréscimo de aditivos.
Viscosidade do óleo lubrificante
A viscosidade de um líquido é a resistência que esse líquido oferece ao escoamento. Quanto
mais viscoso, maior a resistência que terá ao movimento.
74 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
A viscosidade permite a formação de uma película que recobre os mecanismos e peças.
As temperaturas altas alteram a viscosidade de em óleo tornando-o mais fino.
Os motores modernos utilizam os óleos multiviscosos, que mantêm suas características
em uma ampla faixa de temperatura.
Classificação de óleos para motores
A classificação dos lubrificantes automotivos baseia-se em dois critérios:
• viscosidade – classificação de serviços SAE (Sociedade dos Engenheiros Automotivos);
• desempenho – classificação de serviço API (Instituto Americano de Petróleo).
Quanto à viscosidade, alguns óleos são identificados por uma letra W de winter que, em
inglês, significa inverno, e são ideais para trabalhar em baixas temperaturas.
Quando o óleo apresenta somente números, a sua viscosidade é ideal para trabalhar em
temperaturas mais elevadas.
O lubrificante que apresenta a letra W entre dois números (ex.: 20W-40) é um óleo
multiviscoso – apresenta viscosidade adequada às variações de temperatura, ou seja, ele é fino
no momento da partida do motor, e se comporta como um óleo de alta viscosidade (mais
grosso) em temperaturas de operação (altas temperaturas).
Consulte a tabela a seguir para conhecer mais sobre a viscosidade de diferentes tipos de
lubrificante e a sua adequação.
Tipo de lubrificante
Recomendação técnica
SAE 5W
Empregado nas regiões extremanente frias, em
que a temperatura normalmente não ultrapassa -17ºC, não recomendável para condução em
grande velocidade.
SAE 10W
Empregada em veículos no período do inverno,
nas regiões cuja temperatura raramente ultrapassa -17ºC. Não pode ser utilizado a mais de
15ºC.
SAE 15W
Utilizado em regiões cuja temperatura raramente ultrapassa -12ºC.
continua ...
SENAI-RJ 75
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
contiuação
Recomendação técnica
Tipo de lubrificante
Convém melhor às temperaturas de verão e para
SAE 40
veículos que apresentam condições específicas,
rigorosas, como, por exemplo, com cargas pesadas.
Usado em veículos que desenvolvem altas velo-
SAE 50
cidades e em longos trabalhos. Convém bem aos
veículos antigos, já que ele diminui o consumo
de óleo.
SAE 5W30, SAE 10W30 ou SAE 10W40,
Óleos multiviscosos ou “toda estação”. Estes ti-
SAE 20W40 0 ou SAE 20W50
pos toleram uma grande variedade de temperaturas de funcionamento, permitindo assim passar de um clima extremo a um outro. eles possibilitam um desempenho sem imprevistos ao
previnirem contra as mudanças repentinas de
temperatura. O manual do usuário indica o tipo
de óleo multiviscoso que deve ser empregado
de acordo com as mudanças de temperatura.
Tabela 1 – Tabela da classificação SAE
A sigla API (American Petroleum Institute) refere-se à instituição que define um conjunto
de testes em motores padrões, determinando a qualidade mínima que um óleo deve ter para
atender a uma classificação de serviço.
As classificações são simbolizadas pela série S, para motores a gasolina, álcool e GNV, e
série C, para motores diesel. As classificações S ou C são acrescidas de uma segunda letra, em
ordem crescente do alfabeto, indicando o grau de evolução do óleo.
Tabela 2 – Selo e tabela de utilização de óleo de motor
76 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O óleo lubrificante do motor sofre uma perda gradativa de suas propriedades em razão da
oxidação e contaminação. Por isso, precisa ser trocado a intervalos regulares de quilometragem.
Para os veículos que rodam pouco é necessário substituí-lo a intervalos regulares de serviço,
mesmo que a quilometragem de uso não tenha sido atingida.
Sempre que substituir o óleo, é preciso substituir também o filtro de óleo.
Tipos de sistemas de lubrificação
Os sistemas de lubrificação podem ser realizados por:
• salpique;
• lubrificante misturado com o combustível;
• circulação forçada por bomba a cárter seco; e
• sistema sob pressão convencional.
Lubrificação por salpique
A lubrificação por salpique geralmente é utilizada como parte da lubrificação principal no
motor. É conseguida em função do movimento da árvore de manivelas e da biela, que lançam o
óleo lubrificante nas paredes dos cilindros. Utilizada em motores pequenos monocilíndricos.
2
Legenda
3
1. Bomba de óleo
2. Gotejamento do óleo
3. Rebaixo captador de óleo
4. Pescador de óleo
1
4
Fig. 7 – Salpique
SENAI-RJ 77
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Lubrificação por mistura de óleo e combustível
Este processo é utilizado em motores de dois tempos, onde o óleo lubrificante é misturado
ao combustível em quantidade pré-estabelecida.
Lubrificação por bomba e cárter seco
Nos automóveis de competição e automóveis de alto desempenho, são utilizados sistemas
de lubrificação a cárter seco, nos quais o óleo, ao invés de ser recolhido numa bandeja fixada sob
o bloco do motor, é enviado por uma ou mais bombas a um reservatório, passando antes por
radiadores de óleo que o resfriam. Do reservatório, o óleo é levado sob pressão a vários
componentes móveis.
A adoção de um sistema a cárter seco evita o risco de, numa curva, após uma forte aceleração
transversal, a bomba de sucção não conseguir captar o óleo, o que resultaria na interrupção da
lubrificação do motor e conseqüente dando ao conjunto móvel.
Lubrificação por sistema sob pressão convencional
Os componentes do sistema de lubrificação convencional podem ser observados na figura
a seguir, com apoio da legenda.
Legenda
3
2
4
5
1
6
Fig. 8 – Sistema de lubrificação do motor
78 SENAI-RJ
1. Bomba de óleo
2. Lubrificação dos cames e
mancais da árovre de
comando de válvulas e dos
tuchos
3. Retorno do óleo para o
cárter
4. Filtro do óleo
5. Lubrificação da árvore de
manivelas e dos injetores de
óleo
6. Cárter
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Cárter
O cárter é o depósito onde fica armazenado o óleo lubrificante do motor. Pode ser feito de
chapa de aço estampada, ou de liga leve, com aletas, para facilitar a dissipação do calor.
1
Legenda
2
1. Placa atenuadora
2. Sede da junta
3. Corpo (depósito)
4. Bujão de drenagem
3
4
Fig. 9 – Cárter
Bomba de óleo
A bomba de óleo mantém o óleo lubrificante em circulação forçada através das partes
móveis do motor. A pressão com que o óleo circula pode ser muito grande (sobrepressão),
principalmente quando o motor está frio, e o óleo, por esse motivo, fica mais denso. Para controlar
tal pressão, o sistema de lubrificação possui uma válvula reguladora de pressão.
A bomba transporta o óleo do cárter e o injeta, sob pressão, no filtro de óleo. O óleo deixa
suas impurezas no filtro e flui pelos canais de lubrificação até as partes móveis do motor.
Os canais de lubrificação são dutos existentes nas paredes do bloco e do cabeçote do
motor.
O óleo atinge, também, as galerias superiores do motor, de onde retorna ao cárter por
gravidade. No cárter, o óleo é arrefecido e novamente colocado em circulação.
SENAI-RJ 79
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Fig. 10 – Percurso do óleo lubrificante no motor
Tipos de bomba de óleo
Existem dois tipos de bomba de óleo:
• bomba de engrenagem; e
• bomba de rotor.
Bomba de engrenagem
A árvore da bomba forma um corpo único com a engrenagem condutora que aciona a
engrenagem conduzida. Esta última desliza em seu eixo, em movimento de rotação.
As engrenagens em movimento de rotação causam uma depressão que aspira o óleo do
cárter, fazendo-o fluir, sob pressão, para as diversas partes móveis no motor.
Pinhões
Fig. 11 – Bomba de óleo de engrenagens
Bomba de rotor
A bomba de rotor tem um anel flutuante com cinco cavidades, e um rotor com quatro
dentes que gira no interior do anel, com o qual se engrena, arrastando-o com o seu movimento.
A diferença entre o número de dentes no anel e no rotor possibilita tanto a aspiração do
óleo, como sua expulsão da bomba. A aspiração ocorre quando o espaço vazio entre o anel e o
80 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
rotor coincide com o orifício de entrada do óleo. O óleo é expulso da bomba sob pressão, quando
o espaço é reduzido pela rotação do conjunto.
Rotores
Fig. 12 – Bomba de óleo a rotor
No sistema de lubrificação temos, ainda, os seguintes componentes:
• válvula reguladora de pressão;
• filtro de óleo;
• radiador de óleo.
Válvula reguladora de pressão
Dependendo do motor, a válvula reguladora de pressão pode estar instalada na própria
bomba de óleo ou no bloco do motor. Possui uma regulagem para limitar a pressão máxima do
óleo no sistema de lubrificação, a fim de que não ocorra sobrepressão.
Filtro de óleo
O lubrificante que circula no interior do motor deve chegar aos vários componentes
absolutamente livre de partículas estranhas que, mesmo de dimensões reduzidas, podem causar
danos às superfícies de trabalho dos componentes e provocar um rápido desgaste. Para reter
impurezas, o circuito de lubrificação é dotado de um filtro de papel microporoso.
O óleo flui da periferia para o centro do filtro sob a ação da bomba de óleo. A pressão
fornecida pela bomba força o óleo a penetrar pelos furos da grade metálica, atingindo o elemento
filtrante, ao qual atravessa. Ao atravessar o elemento filtrante, o óleo tem suas impurezas retidas
e sai pela parte central do filtro, para fazer a lubrificação do motor.
SENAI-RJ 81
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Observe os componentes de um filtro de óleo na próxima figura.
1
2
3
Legenda
1. Carcaça
2. Válvula de retenção
3. Grade metálica
4. Elemento filtrante
5. Válvula de segurança
4
5
Fig. 13 – Filtro de óleo
No interior do filtro existem duas válvulas: uma de retenção e outra, de
segurança.
A válvula de retenção tem como função manter o filtro de óleo sempre cheio,
mesmo que o motor esteja desligado.
A válvula de segurança permite a passagem do óleo lubrificante, garantindo a lubrificação do motor caso o filtro fique entupido.
O filtro de óleo pode ser de dois tipos:
• blindado
• desmontável
que é substituído por completo;
que permite substituir apenas o elemento filtrante.
Radiador de óleo
O radiador de óleo serve para resfriar o óleo lubrificante, por intermédio do fluxo de ar ou água
que passa através da sua colméia.
Sistema de arrefecimento
O motor de combustão interna é uma máquina térmica. Isso quer dizer que ele utiliza o calor da
queima de combustível para produzir movimento.
A temperatura alcançada no momento da combustão chega próxima aos 2000ºC, superior,
portanto, ao ponto de fusão dos materiais de que são feitos os cilindros.
82 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Esta temperatura, porém, é instantânea, e é rapidamente diminuída com a saída dos gases
queimados e pela entrada da mistura fresca no tempo de admissão. Além da combustão, o atrito
das peças em movimento também gera calor, que, se não for mantido dentro de limites préestabelecidos, provocará o travamento do motor em função da dilatação excessiva dos
componentes móveis.
Como toda máquina térmica, o motor de combustão interna trabalha dentro de uma faixa
de temperatura. Seu funcionamento não será normal, se estiver muito frio ou muito quente.
Por esse motivo, os veículos possuem um conjunto de peças que formam o sistema de
arrefecimento, cuja finalidade é manter a temperatura do motor dentro de determinados limites.
Arrefecer significa esfriar. É o que se consegue nos veículos automotores,
utilizando ar ou um líquido apropriado (composto de água e aditivos).
Atualmente, poucos veículos são arrefecidos exclusivamente a ar.
O líquido de arrefecimento garante uma temperatura mais controlada no
motor, independentemente de o dia estar mais quente ou mais frio.
Tipos de sistemas de arrefecimento utilizados nos veículos
Conforme o elemento adotado para dissipar o calor, o sistema de arrefecimento pode ser
dividido em:
• a ar
refrigeração direta;
• por líquido
refrigeração indireta.
Sistema de refrigeração direta - a ar
Neste sistema, o excesso de calor é absorvido diretamente pelo ar que envolve o motor.
De modo a aumentar a capacidade de trocar calor, os cilindros e o cabeçote são fabricados
com materiais que favorecem a dissipação, e providos de aletas para aumentar a superfície de
contato com o ar.
Os motores das motocicletas, por exemplo, utilizam esse sistema.
No caso de um sistema com circulação forçada de ar, coloca-se uma turbina e capas
encarregadas de direcionar o ar, como vemos na figura a seguir.
SENAI-RJ 83
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
1
2
3
Legenda
1. Turbina
2. Dutos de ar
3. Aletas de arrefecimento
4. Válvula termostática
4
Fig. 14 – Sistema de refrigeração direta – a ar
Componentes do sistema de refrigeração a ar
Aletas de refrigeração
As aletas têm a função de aumentar a área de contato do motor, onde é gerado o calor, com
o ar passante, para diminuir a sua temperatura em menor tempo.
Condutos de ar
São formados pelas chapas que cobrem a estrutura do motor, e direcionam o ar para as
aletas de refrigeração.
Turbina
Elemento que força a circulação do ar pelas diversas partes do motor.
Termostato
É constituído de uma mola bimetálica que controla a passagem do ar.
Quando o motor está frio, ele impede a renovação do ar de refrigeração, fazendo com que o
motor atinja mais rapidamente a sua temperatura ideal de funcionamento. Quando o motor
alcança a temperatura ideal, o termostato permite a troca de ar interno, quente, pelo ar
atmosférico, na temperatura ambiente.
84 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Sistema de refrigeração por líquido
A bomba d'água é acionada pelo motor, por meio de uma correia. Sua função é forçar o
líquido de arrefecimento a circular entre o radiador e o motor.
O líquido de arrefecimento circula no motor pelas câmaras de água ao redor dos cilindros
e pelo cabeçote.
1
2
3
Legenda
1. Bomba d’água
2. Radiador
3. Ventilador
Fig. 15 – Circuito de refrigeração
Circulando por esses componentes o líquido,retira parte do calor do motor.
Enquanto a válvula termostática fica fechada, o líquido não circula entre o radiador e o
motor. Nessa etapa, o motor é pouco arrefecido, aquecendo-se rapidamente. A válvula só se
abre, quando o líquido atinge a temperatura ideal para o funcionamento do motor. A abertura
da válvula permite que o líquido de arrefecimento entre no radiador para se resfriar e, novamente,
ser enviado ao motor pela ação da bomba de água.
Com o motor aquecido, o líquido de arrefecimento passa, repetidamente,
pelo mesmo ciclo:
– é bombeado, para envolver as partes do motor, aquecendo-se;
– atravessa a válvula termostática aberta e dirige-se ao radiador, para
resfriar-se;
– volta para o motor pela ação da bomba de água, e assim por diante.
SENAI-RJ 85
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
1
7
2
4
3
3
5
Legenda
4
2
6
7
1. Mangueiras
2. Bomba d’água
3. Válvula termostática
4. Eletroventilador
5. Interruptor térmico
6. Radiador de arrefecimento
7. Reservatório de expansão
5
Fig. 16 – Sistema de arrefecimento
Componentes do sistema de refrigeração por líquido
Bomba d'água
Fixada no bloco ou no cabeçote, é acionada pela árvore de manivelas, por intermédio de
correia. Geralmente a bomba d'água é do tipo centrífuga, e ativa a circulação do líquido por
intermédio do seu rotor.
2
1
Legenda
1. Cubo
2. Árvore e rolamento
3. Rotor
4. Carcaça
5. Gaxeta
3
4
5
Fig. 17 – Bomba d’água
Radiador
A peça fundamental do sistema por líquido de arrefecimento é o radiador, basicamente um
trocador de calor.
86 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O radiador é uma peça composta de um tanque superior, um núcleo e um tanque inferior.
3
Legenda
1. Reservatório de saída
2. Colméia do radiador
3. Reservatório de entrada
4. Torneira de sangria
1
2
4
Fig. 18 – Radiador
O núcleo do radiador possui pequenos canais ou canaletas, paralelos entre si, feitos de
material metálico não-ferroso (por exemplo, latão ou alumínio), resistentes à corrosão e bons
condutores de calor.
4
3
Legenda
2
1. Ar
2. Aleta
3. Canaleta
4. Líquido de arrefecimento
1
Fig. 19 – Colméia do radiador
Em toda a extensão das canaletas, são fixadas chapas metálicas muito finas, formando as
aletas.
O líquido de arrefecimento entra nas caneletas, para ser resfriado pelo ar que passa entre as
aletas. Em parte, esse ar é forçado por um ventilador. Entretanto, o radiador já é colocado na
frente do veículo, para aproveitar o fluxo de ar originado com o movimento do veículo.
SENAI-RJ 87
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Mangueiras
Fabricadas em borrachas resistentes ao calor, as mangueiras promovem uma ligação elástica
entre os componentes do motor e permitem a circulação do líquido refrigerante no sistema de
arrefecimento.
Válvula termostática
Também conhecida como termostato, a válvula termostática faz com que o motor atinja
mais rapidamente a temperatura ideal de funcionamento, e controla a temperatura mínima do
motor, impedindo ou dificultando a circulação do líquido de arrefecimento.
O trabalho dessa válvula será observado em duas fases:
1ª – durante o aquecimento do motor;
2ª – com o motor aquecido.
Funcionamento da válvula termostática na fase de aquecimento do motor
Durante a fase de aquecimento do motor, a válvula termostática fecha a passagem de
líquido refrigerante para o radiador e libera a passagem para o retorno à bomba d'água. Desta
forma, o líquido circula somente entre o motor e a bomba, aquecendo-o mais rapidamente.
Funcionamento da válvula termostática com o motor aquecido
Com o motor aquecido na temperatura normal de funcionamento, a válvula termostática
libera a passagem de líquido refrigerante para o radiador, e isola o circuito de retorno para a
bomba d'água. A partir daí, fica livre a circulação do líquido entre o motor, a bomba e o radiador.
Ventilador
Em alguns veículos, o ventilador é fixado ao eixo da bomba d'água. Seu acionamento é
feito pela polia da árvore de manivelas, por intermédio da correia. Veja um exemplo a seguir.
1
Legenda
1. Bomba d’água
2. Polia da árvore de manivelas
3. Ventilador
3
2
Fig. 20 – Ventilador
88 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O acionamento do ventilador também pode ser feito por meio de uma embreagem
eletromagnética, que permanece desacoplada até que o motor atinja uma determinada
temperatura, quando, então, o ventilador será acoplado, girando solidário com o motor. Observe
na próxima figura.
1
Legenda
1. Ventilador
2. Embreagem eletromagnética
2
Fig. 21 – Acionamento por embreagem eletromagnética
Outra forma de acionamento do ventilador usada nos veículos, ocorre por intermédio de
um motor elétrico.
Nesse caso, há um sensor térmico instalado no radiador ou no motor. O sensor comanda a
ativação e a desativação do motor do eletroventilador. Confira na ilustração a seguir.
Fig. 22 – Ventilador elétrico
Os veículos com ar condicionado utilizam radiador maior e dois eletro-ventiladores, para
melhorar o fluxo de ar através do radiador, como pode ser visto na próxima figura.
SENAI-RJ 89
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Fig. 23 – Radiador com duplo ventilador elétrico
Líquido refrigerante
O líquido refrigerante é a combinação de água e aditivo, normalmente à base de etilenoglicol, em porcentagens adequadas. Esta solução proporciona:
• maior resistência às baixas temperaturas, isto é, evita o congelamento do líquido nas
temperaturas mais baixas;
• elevação do ponto de ebulição do líquido de arrefecimento, em função do aumento da
densidade do líquido;
• diminuição da corrosão dos elementos do sistema de arrefecimento.
O líquido refrigerante deve ser trocado periodicamente, de acordo com o fabricante do
veículo, pois perde suas características com o tempo.
Sistema de arrefecimento selado
É um sistema planejado para apresentar pouca, ou nenhuma, perda de líquido de
arrefecimento durante longo período de tempo. Utiliza uma solução de água e aditivo,
normalmente à base de etileno-glicol, em porcentagem adequada.
O sistema de arrefecimento selado não libera o excesso de pressão para a atmosfera, como
ocorre no sistema aberto. No sistema de arrefecimento selado, o líquido de arrefecimento,
expandindo-se com o calor, vai para um depósito separado do radiador: o depósito ou reservatório
de expansão.
Reservatório de expansão
O reservatório de expansão compensa a variação do volume do líquido de arrefecimento.
90 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O líquido de arrefecimento aquecido pelo motor entra na parte superior do reservatório de
expansão. Na parte inferior desse reservatório, uma mangueira reconduz o líquido de
arrefecimento ao radiador.
Na medida em que o líquido de arrefecimento se aquece, aumenta de volume e se expande
no reservatório. Com isso, ocorre um aumento de pressão do ar na parte superior do reservatório,
que, ao atingir um certo valor, abre a válvula da tampa. Com a abertura da válvula, o excesso de
pressão é liberado, conforme mostra a ilustração a seguir.
Fig. 24 – Abertura da válvula de alívio de pressão
Inversamente, quando o motor esfria e a pressão do sistema cai, o volume do líquido
diminui no reservatório. Há diminuição da pressão do ar na parte superior do reservatório, e,
com isso, a pressão atmosférica externa consegue abrir a válvula de vácuo da tampa.
O ar entra no reservatório e a pressão interna iguala-se à pressão atmosférica externa,
provocando o fechamento da válvula. Novamente, com o aquecimento do sistema, a pressão
volta a subir, e repete-se o funcionamento descrito anteriormente. Confira no desenho a seguir.
Fig. 25 – Entrada de ar
Modernamente, os veículos utilizam reservatório de expansão, onde o vapor do líquido aquecido é condensado, retornando ao sistema, não havendo, dessa maneira, perda de líquido de arrefecimento. Reduz-se, assim, o
risco de superaquecimento e a necessidade de reabastecimento constante
do sistema.
SENAI-RJ 91
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Vantagens e desvantagens de cada sistema de arrefecimento
É importante conhecer as vantagens e as desvantagens do sistema de arrefecimento com
o líquido e a ar. Leia a seguir.
Vantagens
Sistema com líquido de arrefecimento
• Mantém a temperatura do motor
mais uniforme, independente da
temperatura externa.
• O motor é mais silencioso: a camada de líquido entre os cilindros
age como amortecedor de ruídos.
Sistema de arrefecimento a ar
• Não há líquido de arrefecimento para ser
examinado.
• Defeitos são mais raros (menor nº de peças).
• Menor peso, por não ter radiador e líquido
de arrefecimento.
• Atinge a temperatura normal de trabalho
do motor mais rápido – funcionamento
simples.
Desvantagens
Sistema com líquido de arrefecimento
• Exige a verificação periódica do
nível do líquido.
• Manutenção mais cara.
• Veículo mais pesado por ter mais
Sistema de arrefecimento a ar
• A temperatura externa influi no sistema.
• Motor mais ruidoso: as aletas são fontes
de ruídos.
peças .
• Atinge a temperatura de trabalho
mais lentamente.
Sistema de alimentação do motor
Os veículos de combustão interna constituem um avanço considerável em relação aos de
combustão externa: queimam pequenas quantidades de combustível dentro dos cilindros do
motor. Aproveitam, assim, a energia produzida na combustão de maneira mais controlada e
com melhor rendimento.
Para essa queima de combustível ocorrer, é necessário que se reúnam três elementos básicos:
combustível, oxigênio e calor.
92 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
A seguir, vamos conhecer melhor o combustível e a forma como ele é utilizado para
movimentar o motor do veículo.
Combustíveis para motores de ciclo OTTO
Combustível é toda substância que, em determinadas condições de temperatura e pressão,
pode ser queimada combinando-se com o oxigênio e gerando calor.
Nos motores de combustão interna, o oxigênio provém do ar atmosférico e o combustível
pode ser líquido ou gasoso.
Os combustíveis, líquidos ou gasosos, que se misturam finamente com o ar, são chamados
carburantes, queimam com muita rapidez, e produzem grande quantidade de calor.
Os carburantes usados em motores ciclo OTTO são: gasolina, álcool metílico, álcool etílico,
gás liqüefeito de petróleo (GLP) e gás natural veicular (GNV).
Não são considerados carburantes o óleo diesel e o óleo combustível, usados nos motores
diesel.
O combustível tem que ser misturado com o ar em uma proporção correta.
Nos motores a álcool ou a gasolina, essa mistura é feita pelo sistema de
injeção eletrônica de combustível.
Gasolina
A gasolina é usada em motores de combustão interna pois:
• é carburante, isto é, tem grande capacidade de misturar-se com o ar;
• tem alto poder calórico, ou seja, ao queimar produz grande quantidade de calor.
A gasolina, bem como o álcool, são compostos por moléculas de hidrogênio e carbono. Na
presença de oxigênio e uma centelha elétrica, o carbono e o hidrogênio reagem quimicamente
com o oxigênio, formando moléculas de dióxido de carbono e água (combustão completa).
Essas reações liberam grande quantidade de energia em forma de calor, que é transformado
em trabalho pelo motor.
SENAI-RJ 93
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Álcool
No Brasil, o álcool é obtido a partir da cana-de-acúçar, mas ele também pode ser extraído
da beterraba, da mandioca e do milho.
O álcool extraído da cana-de-acúçar, é o etanol (ou álcool etílico) e, dependendo do uso e
beneficiamento, pode ser comercializado como:
• álcool etílido hidratado carburante (AEHC);
• álcool etílico anidro carburante (AEAC); e
• álcool metílico ou metanol.
Álcool etílico hidratado carburante (AEHC)
É o álcool utilizado nos motores de combustão interna; possui um percentual de água
resultante do processo de destilação.
Álcool etílico anidro carburante (AEAC)
É obtido por processo químico a partir do álcool etílico, com a retirada da água residual,
permanecendo apenas o álcool puro.
Utilizado apenas como aditivo anti-detonante na gasolina brasileira, atualmente é
misturado à proporção de 21 a 23% em volume.
Não é vendido em postos de combustíveis.
Álcool metílico ou metanol
Este tipo de combustível não é produzido no Brasil, pois o álcool extraído da cana-deacúçar (etílico), além do seu caráter pioneiro, tem processo produtivo menos oneroso.
O metanol é produzido e utilizado nos EUA e Europa, a partir da madeira, carvão e gás
natural.
Gás natural
O gás natural é extraído do subsolo terrestre, como o petróleo e, muitas vezes, associado a
ele.
94 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Gás natural veicular (GNV)
É o gás natural beneficiado, utilizado para movimentar a frota de automóveis, ônibus e
caminhões.
Predominantemente formado por gás metano, presente em mais de 80% da sua
composição. Ao ser utilizado em motores a combustão interna, resulta numa queima mais
limpa, gerando índices de emissões inferiores aos apresentados pelo motor quando se utiliza
combustíveis líquidos.
O GNV é mais seguro do que os combustíveis líquidos, pois é mais leve que
o ar, dispersando-se rapidamente.
Mistura ar/combustível
É a massa de ar necessária para queimar totalmente uma quantidade de combustível.
Esta relação de mistura depende do tipo de composição do combustível. Para exemplificar:
uma parte de gasolina precisa de cerca de 15 partes de ar para se queimar totalmente; já o álcool
precisa de 9 partes de ar para que a sua queima seja total.
Tipos de mistura ar/combustível
• Mistura pobre: é aquela em que a quantidade de ar na mistura ar/combustível é maior
do que a quantidade necessária para queimá-lo.
• Mistura rica: quando a quantidade de ar na mistura ar/combustível é menor do que a
quantidade necessária para queimá-lo.
• Mistura estequiométrica: é aquela em que a quantidade de ar na mistura ar/combustível é a ideal para queimá-lo totalmente.
Gases resultantes do processo de combustão
A gasolina, como combustível, é uma mistura química complexa de hidrogênio (H) e
carbono (C) que, durante o processo da combustão, combina-se com o oxigênio (O2) do ar,
fazendo a liberação da energia térmica. Entre os diversos aspectos que interferem na qualidade
da combustão, temos a dosagem e a homogeneidade da mistura estequiométrica e a compressão
dos cilindros.
SENAI-RJ 95
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O formato da câmara de combustão deve facilitar a propagação da queima rápida e por
todo o ambiente da câmara de forma que a máxima expansão se dê a poucos graus após o PMS
(Ponto Morto Superior), facilitando a transferência de movimento para impelir o pistão.
Em condições ideais, os resíduos resultantes da combustão deveriam ser o nitrogênio (N2),
o dióxido de carbono (CO2) e a água (H2O). Porém, não é assim que acontece num motor real.
Uma pequena e perigosa parte do fluído gasoso de escape é composta por gases nocivos à vida
e que afetam o meio ambiente.
Estes gases tóxicos formam-se devido à combustão incompleta ou às altas temperaturas
da câmara de combustão.
Dos gases resultantes do processo de combustão, 99% não são prejudiciais à saúde e ao
meio ambiente. Somente 1% deste volume é composto de produtos nocivos à qualidade de
vida e ao meio ambiente.
Observe os percentuais no gráfico a seguir.
É isso que
interessa!
HC
18,1%
CO2
NO x
9,2%
H2 0
≅ 1%
71%
N2
CO
Gráfico 1 – Emissões de veículos a gasolina
Conheça, agora, os principais gases resultantes do processo de combustão.
CO – O monóxido de carbono (CO) é formado em função da combustão incompleta do
combustível, devido à falta de oxigênio na mistura. Desta forma, sua presença é acentuada nas
combustões com misturas ricas. Suas características são a de ser gás inodoro, incolor e insípido.
Porém, sua presença em volume, num ambiente confinado em 0,3%, pode provocar a morte
em 30 minutos, devido à sua atuação no sangue, reduzindo a oxigenação.
96 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O monóxido de carbono está entre os gases a serem rigorosamente controlados pelos limites de emissões veiculares, tendo sua unidade de medida,
estabelecida para ser controlada em porcentagem por volume de resíduos.
HC – Como já vimos, a gasolina é uma combinação de hidrocarbonetos (HC), sendo assim,
este resíduo da combustão é formado por partes do combustível que não foram queimadas.
Geralmente as emissões de hidrocarbonetos acentuam-se nas condições em que o motor
necessariamente deve trabalhar com misturas mais ricas, como nas fases de partida a frio,
aquecimento do motor, acelerações dinâmicas e plena potência.
Sua presença nos gases de escape é medida em partes por milhão (ppm), ou seja, uma
leitura de 400ppm indica que em cada um milhão de partes do gás existem 400 de HC.
Devido à contribuição de algumas composições de hidrocarbonetos, que
reagem na atmosfera formando uma camada de fumaça, sua presença também passou a ser controlada pelos limites de emissões estabelecidos.
NOx – Os óxidos de nitrogênio resultam de uma combinação de nitrogênio (N2) e oxigênio
(O2) que não aparece em condições normais. Esta combinação, para ocorrer, requer altas
temperaturas (acima de 1300 ºC), sendo esta uma das condições para o bom funcionamento
dos motores de combustão interna. Desta forma, o empenho em otimizar a eficiência de
combustão e diminuir consumo, fatalmente resulta na produção de mais NOx. Esta é a razão
que explica o porquê do volume de NOx ser o único volume de resíduos da combustão que, ao
invés de reduzir-se como aconteceu com o CO e o HC, elevou-se de forma muito considerável.
O monóxido de nitrogênio (NO) não tem cor, cheiro ou sabor porém, em
contato com o oxigênio (O2) presente na mistura estequiométrica da combustão, resulta em dióxido de nitrogênio (NO2) que é prejudicial ao sistema
respiratório.
SENAI-RJ 97
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Sistema de alimentação
Os sistemas de injeção eletrônica de combustível e ignição substituíram, num curto espaço
de tempo, o sistema de alimentação por carburador e o sistema de ignição convencional.
É preciso entender, então, o que mudou com a injeção e a ignição eletrônica e porque isso
ocorreu.
Os motores do ciclo OTTO continuam sendo motores de quatro tempos, com ignição por
centelha. Isso significa que a termodinâmica do motor e seus órgãos móveis permanecem
inalterados, ou seja, o motor continua realizando a admissão, a compressão, a expansão e a
descarga. Os órgãos móveis e demais peças e/ou conjuntos continuam com a mesma finalidade
e princípio de funcionamento. Os sistemas de lubrificação e arrefecimento do motor também
não foram modificados.
Então, o que foi alterado?
Foram modificados os sistemas de gerenciamento da dosagem de combustível e o
gerenciamento da distribuição da centelha. Em ambos os casos, os elementos mecânicos como
giglês, tubo emulsionador, válvula agulha, diafragmas, avanço a vácuo e centrífugo foram
substituídos por elementos eletrônicos, sensores e atuadores,comandados por uma Unidade
de Comando Eletrônica (U.C.E.).
Mas, por que o carburador e o distribuidor convencional foram substituídos? Esses
componentes foram substituídos devido à necessidade de controlar não somente o
funcionamento do motor como, também, para minimizar a emissão de poluentes.
Utilizando o sistema convencional não é possível compatibilizar o bom funcionamento
do motor com os baixos níveis de emissão de poluentes exigidos por lei. A solução encontrada,
então, foi substituí-Ios por um sistema de injeção eletrônica de combustível e ignição.
Com esses novos sistemas, as informações do estado de funcionamento do motor são
detectados por sensores (componentes eletrônicos que transformam sinais mecânicos ou físicos
em sinais elétricos) e enviadas à U.C.E. que, por meio de estratégia específica, comanda os
atuadores (componentes eletrônicos que transformam sinais elétricos em deslocamento
mecânico).
Desta forma, a U.C.E., conhecendo as necessidades do motor, por intermédio de seus
sensores, é capaz de determinar quanto tempo um eletroinjetor (atuador) ficará aberto, para
98 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
que se tenha uma dosagem ideal de ar/combustível, de modo a compartilhar o bom
funcionamento com um mínimo de emissão de poluentes.
Do mesmo modo, a U.C.E. deve comandar a bobina (atuador) para se obter a centelha no
momento ideal. Além disso, todos os ajustes mecânicos, tais como rotação da marcha-lenta,
ajuste de CO2, afogador etc. são substituídos por elementos eletrônicos (sensores e atuadores),
de modo a garantir o perfeito funcionamento do motor, sem a ação corretiva do motorista.
A substituição dos antigos sistemas de carburador pela injeção de combustível permite:
• melhor controle da mistura ar/combustível;
• melhor desempenho do veículo, com a conseqüente redução no consumo de combustível;
• diminuição das emissões de gases poluentes.
No Brasil, a totalidade dos veículos fabricados vem equipada com a injeção eletrônica do tipo multiponto seqüencial (multi-point fuel injection MPFI).
O sistema MPFI possui uma válvula injetora para cada cilindro do motor. Cada um dos
injetores está localizado próximo à válvula de admissão. Assim, pelo coletor de admissão, só
passa ar.
2
3
4
1
Legenda
5
1. Galeria de distribuição
(entrada de combustível)
2. Ar
3. Borboleta de aceleração
4. Coletor de admissão
5. Válvulas de injeção
6. Motor
6
Fig. 26 – Posição das válvulas de injeção em um sistema de injeção multiponto
SENAI-RJ 99
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
A unidade de comando eletrônico envia o sinal para a abertura do injetor correspondente
ao cilindro em curso de compressão, de forma seqüencial à ordem de explosão do motor, uma
vez a cada duas voltas da árvore de manivelas.
Para entender melhor o processo de alimentação do veículo, podemos dividir o sistema de
alimentação em dois:
• sistema de admissão de ar; e
• sistema de dosagem de combustível.
Sistema de admissão de ar
O circuito de admissão de ar é constituído por vários componentes que efetuam o transporte
correto da quantidade de ar necessária para o motor, nas diferentes condições de funcionamento.
São eles:
• conjunto de filtragem do ar;
• coletor de admissão;
• corpo de borboleta;
• medidor de massa de ar.
A seguir, vamos analisar o funcionamento de cada um desses componentes e suas diferentes
estratégias.
Conjunto de filtragem do ar
Filtragem significa a ação de um meio que impossibilita a passagem de uma substância
indesejada.
O conjunto de filtragem do ar é composto do filtro de ar, sua caixa e os dutos.
O filtro de ar é construído para que as impurezas em suspensão no ar sejam separadas,
ficando as mais pesadas depositadas no fundo da caixa de filtração e as mais leves, retidas pelo
elemento filtrante.
O elemento filtrante é constituído de um papel especial, disposto em fileiras, para reter as
impurezas
100 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Coletor de admissão
Sua função é encaminhar a mistura ar/combustível aos cilindros.
Atualmente, os motores utilizam coletores de alumínio ou materiais sintéticos, bem como
projetos que utilizam caminhos de diferentes comprimentos para o ar, chamados coletores de
admissão com geometria interna variável.
Assim, o ar pode passar por um caminho em baixas rotações (caminho mais longo) e por
outro caminho em altas rotações (caminho curto), tudo comandado a partir da U.C.E., com uso
de borboletas e atuadores.
Na próxima ilustração você pode ver um tipo de coletor de admissão.
1
2
Legenda
3
1. Borboleta do coletor
2. Duto curto
3. Duto longo
Fig. 27 – Coletor com geometria variável
O coletor com geometria variável proporciona melhor rendimento
volumétrico, resultando em maior torque do motor.
Corpo de borboleta
O corpo de borboleta é o elemento do sistema de admissão de ar encarregado de dosar o ar
até os cilindros.
SENAI-RJ 101
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
É conectado, por cabo ou eletronicamente, ao pedal do acelerador, que será comandado
pelo motorista.
O corpo de borboleta informará à U.C.E. a necessidade de aceleração desejada pelo
motorista, bem como será comandado por essa unidade no momento em que estiver em
marcha lenta, regulando a passagem de ar para um funcionamento suave.
Veja, a seguir, um exemplo de corpo de borboleta.
2
Legenda
1. Pedal do acelerador
eletrônico
2. Corpo eletrônico de
borboleta
1
Fig. 28 – Corpo de borboleta
Medidor de massa de ar
Esse sensor, instalado após o conjunto de filtragem do ar e antes do corpo de borboleta,
mede a quantidade de ar admitida e envia a informação à U.C.E., para permitir a injeção da
quantidade correta de combustível nos cilindros.
Fig. 29 – Medidor de massa de ar
Alimentação de combustível
Vimos, então, como o ar entra no motor. Agora, vamos estudar de que maneira o
combustível se junta ao ar, na proporção correta.
102 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Alimentação de combustível com injetores no coletor de admissão
Uma bomba de combustível acionada eletricamente alimenta o combustível e gera a pressão
de injeção. O combustível é aspirado do tanque de combustível e pressionado para um tubo de
pressão através do filtro de combustível. Daí, por meio da tubulação de combustível, flui para o
tubo condutor onde estão fixadas as válvulas injetoras. O regulador de pressão está fixado na
galeria de combustível e mantém a pressão constante por meio do orifício dosador, independente
da carga do motor.
Observe este sistema na ilustração a seguir.
3
4
5
Legenda
1. Bomba de combustível
2. Filtro de combustível
3. Tubo condutor
4. Válvula injetora
5. Regulador de pressão
2
1
Fig. 30 – Sistema de alimentação de combustível
O combustível que não é necessário para o motor retorna pela galeria de combustível, via
um tubo de retorno ligado ao regulador de pressão, de volta ao tanque de combustível. O
combustível realimentado é aquecido no caminho do motor para o tanque de combustível.
Com isso, ocorre uma elevação da temperatura do combustível no tanque. Em função dessa
temperatura, geram-se vapores de combustível. Para proteger o meio ambiente, esses vapores
são armazenados intermediariamente em um filtro de carvão ativado, por um sistema de
ventilação do tanque e conduzidos com o ar admitido para o motor, via coletor de admissão.
Sistema de alimentação de combustível sem retorno
No sistema de alimentação de combustível sem retorno o aquecimento do combustível no
tanque é menor do que no sistema padrão. Com isso, fica mais fácil cumprir as exigências
governamentais legais quanto às emissões evaporativas veiculares.
SENAI-RJ 103
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
O regulador de pressão encontra-se no tanque de combustível ou nas suas imediações.
Assim, elimina-se o tubo de retorno do motor para o tanque de combustível. Somente a
quantidade de combustível injetada pelas válvulas injetoras é conduzida à galeria de combustível
sem fluxo de retorno. A quantidade adicional de combustível fornecida pela bomba elétrica de
combustível retorna, imediatamente, ao tanque de combustível, sem ter que tomar o caminho
até o compartimento do motor.
Componentes do sistema de alimentação de combustível
Bomba de combustível
Pode estar instalada diretamente no tanque (in tank) ou fora dele, na tubulação de
combustível (in line).
As bombas (in tank), atualmente de uso mais freqüente, são integradas às unidades de
instalação e contêm um sensor de nível (bóia de combustível) e um recipiente para eliminação
das bolhas de ar do retorno do combustível.
Para manter a pressão necessária do combustível, em todas as condições de funcionamento,
o volume de débito da bomba deve ser maior que a demanda máxima de combustível do motor.
É a unidade de comando do motor (U.C.E.) que liga a bomba elétrica de
combustível. Um circuito e um software de segurança impedem a alimentação com a ignição ligada e o motor parado.
Módulo de alimentação combustível
Nas primeiras injeções eletrônicas de gasolina, a bomba elétrica de combustível era
montada exclusivamente fora do tanque (in line). Hoje em dia, a montagem da bomba elétrica
de combustível é feita dentro do tanque (in tank). Sendo a forma mais utilizada, a bomba
elétrica de combustível é parte de um módulo de alimentação de combustível, que pode envolver
outros elementos:
• um reservatório para garantir combustível na dirigibilidade em curvas;
• um sensor de nível de combustível;
• um regulador de pressão em sistemas sem retorno;
• um pré-filtro para proteção da bomba.
104 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Fig. 31 – Módulo de alimentação de combustível
Regulador de pressão do combustível
O regulador da pressão do combustível mantém as condições de pressão definidas no
sistema de combustível.
Em sistemas com retorno, a parte de combustível excedente retorna pelo tubo de retorno
ao tanque, após ser liberada uma passagem pelo regulador de pressão.
Em sistemas sem retorno, o regulador de pressão fica no módulo de alimentação ou no
filtro de combustível.
Filtro de combustível
Os sistemas de injeção para motores OTTO e diesel são sensíveis às menores impurezas
no combustível.
O filtro de combustível fica montado na linha de pressão, após a bomba de combustível.
Na carcaça do filtro há uma seta indicando a posição correta de montagem. Confira na próxima
figura.
Fig. 32 – Filtro de combustível
SENAI-RJ 105
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
Tubo distribuidor de combustível
O combustível flui dentro do tubo, sendo distribuído de modo uniforme para todas as
válvulas injetoras
Válvulas injetoras eletomagnéticas
O injetor (ou válvula injetora eletromagnética) controla o volume de combustível fornecido
ao cilindro do motor durante o tempo em que o injetor permanece aberto (tempo de injeção).
Esse tempo é operado a partir da U.C.E. conforme os sinais recebidos dos sensores, que
indicam a vontade do motorista e a situação do motor.
Observe na próxima ilustração uma válvula injetora.
Fig. 33 – Válvula injetora
Sistema de ignição
Princípios básicos
No motor de ciclo OTTO, uma ignição (faísca) inicia o processo de combustão da mistura.
A função do sistema de ignição é inflamar a mistura ar/combustível comprimida no ponto
exato. Isto se dá por meio de uma faísca elétrica entre os eletrodos de uma vela de ignição,
instalada na câmara de combustão.
Na ilustração a seguir, veja um exemplo de sistema de ignição.
106 SENAI-RJ
Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Sistemas de motores
1
5
Legenda
1. Bateria
2. Chave de ignição
3. Bobina
4. Distribuidor
5. Velas
3
2
4
Fig. 34 – Sistema de ignição com distribuidor
Uma bobina única pode atender às necessidades de um motor, mas hoje empregam-se
bobinas de dupla faísca, que atendem a dois cilindros do motor.
Para um motor de quatro cilindros, utilizam-se duas bobinas de dupla faísca.
Em motores de maior desempenho são empregadas bobinas para cada cilindro,
minimizando as perdas elétricas existentes nos cabos de vela.
Os sistemas que possuem uma bobina única utilizam um sistema mecânico chamado
distribuidor, para direcionar a alta tensão, gerada na bobina, para a vela do cilindro
correspondente ao momento de ignição, por meio de cabos, chamados de cabos de vela.
O distribuidor está conectado à árvore de comando de válvulas, mas o controle do ponto
de ignição é feito com o uso de microprocessadores e comandado a partir da U.C.E.
Os veículos que estão equipados com a bobina de dupla faísca ou em bobinas individuais
por cilindro, possuem um sistema de ignição estática, comandado a partir dos sinais captados
pelos sensores no virabrequim (sensor de ponto) e na árvore de comando de válvulas (sensor de
fase) e processados pela U.C.E.
Na próxima ilustração você pode ver um modelo de bobina de dupla faísca.
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Fig. 35 – Bobina de dupla faísca
Sistema de controle de emissões
Vamos conhecer agora os sistemas de ventilação do cárter, anti-evaporativo de combustível,
de emissão de gases e catalisador que têm algo em comum, uma vez que todos eles –
componentes do veículo – direcionam-se para um mesmo fim, qual seja, o de promover o
controle de emissões de poluentes, com intuito de melhorar a qualidade de vida, no que diz
respeito à qualidade do ar, principalmente nas grandes concentrações urbanas.
Sistema de ventilação do cárter
Quando o óleo do motor aquece, os resíduos de combustível dissolvidos no óleo, a umidade
e os gases residuais de combustão aumentam a pressão interna no cárter e no bloco do motor.
Esse conjunto de fatores origina um fluxo de gás do cárter para o coletor de admissão
chamado de gases de respiro do cárter ou blow-by.
Sua principal função é ventilar a parte interna do motor, evitando pressões excessivas, o
que acarretaria danos a vedadores, juntas e anéis de segmentos.
Com apoio da legenda, veja, na ilustração a seguir, a localização dos elementos do sistema
de ventilação do cárter.
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Legenda
4
3
1. Tubo do respiro
2. Filtro separador de óleo
3. Tubo de vapor
4. Óleo condensado
2
1
Fig. 36 – Sistema de ventilação do cárter
O controle dessas emissões é resolvido com a ligação da tubulação do cárter ao coletor de
admissão, fazendo com que os gases de respiro tornem a circular na câmara de combustão, após
tê-los separado do óleo arrastado.
Os gases de respiro provenientes do bloco (interior do motor), atravessam o separador e
perdem parte do óleo do motor neles espalhado. Este óleo, sob forma de gotinhas, retorna ao
cárter por queda, através da tubulação.
Sistema antievaporativo de combustível
Quando a temperatura ambiente está elevada e o veículo encontra-se parado, o calor
provoca a evaporação do combustível e o aumento da pressão em um tanque fechado
hermeticamente.
Para evitar que esses vapores sejam liberados à atmosfera, o sistema antievaporativo acumula
os vapores de combustível no filtro de canister até serem queimados pelo motor, quando
condições favoráveis se apresentarem.
O sistema antievaporativo de combustível é formado pelos elementos em destaque na
próxima ilustração.
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1
Legenda
2
1. Linha de respiro do tanque
2. Filtro de canister
3. Entrada de ar
4. Eletroválvula
4
3
Fig. 37 – Sistema anti-evaporativo de combustível
O filtro de canister é um recipiente situado no compartimento do motor, contendo carvão
ativado, aborvendo uma grande quantidade de vapores de combustível.
Na linha de sucção dos vapores do filtro de canister há uma eletroválvula comandada pela
U.C.E, que determina, segundo parâmetros definidos, o momento da liberação desses gases
para o coletor de admissão.
Sistema de controle de emissões na descarga
O sistema para o controle de emissões na descarga é composto por um sistema de injeçãoignição eletrônica, governado por uma central U.C.E. que, com a aquisição de dados, gerencia
a alimentação e a ignição do motor em todos os seus pontos de funcionamento.
O sistema assegurará uma dosagem da mistura ar/combustível próxima à relação
estequiométrica, em todas as condições de funcionamento do motor.
Relação estequiométrica é a relação entre as massas de ar e de combustível
necessária para a combustão ocorrer completamente, formando apenas
CO2 e H2O como produtos finais.
O sensor que informa à U.C.E. se a mistura ar/combustível está correta ou não denominase sonda lambda.
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Sonda lambda
Localizada próxima ao coletor de descarga, antes do catalisador, analisa constantemente
a quantidade de oxigênio (O2) presente nos gases de descarga, informando à U.C.E .
A U.C.E. aumenta ou diminui o pulso da injeção de combustível, mantendo, assim, a
mistura ar/combustível e os níveis de emissão de poluentes próximos do ideal.
A sonda lambda funciona somente em temperaturas acima de 300ºC. Em alguns sistemas
é aquecida pelos gases do coletor de escapamento. E em outros, para garantir que a temperatura
esteja sempre acima deste valor, a sonda lambda conta com uma resistência elétrica interna
para seu aquecimento.
Fig. 38 – Sonda lambda
Catalisador
Outro componente do sistema de controle das emissões da descarga é o catalisador.
Conhecido também como conversor catalítico de três vias, é assim chamado porque reduz
em cerca de 70% os três principais poluentes produzidos pelos motores a álcool e a gasolina,
que são:
• monóxido de carbono (CO);
• hidrocarbonetos (HC); e
• óxidos de nitrogênio (NOX).
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Catalisador
Ao contrário do que muitos pensam, o catalisador não é um filtro, pois não
se trata de um processo físico de retenção de partículas, e sim, de um processo químico, com reações entre as moléculas em meio gasoso. É, portanto, um dispositivo de alta tecnologia que, por meio de reações termoquímicas
e por intermédio de substâncias cataliticamente ativas, converte os gases
poluentes em substâncias inofensivas à saúde.
O catalisador automotivo promove reações químicas que convertem os poluentes
monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOX) e hidro-carbonetos (HC) em dióxido de
carbono (CO2), vapor de água (H2O) e gás nitrogênio (N2), que não são tóxicos para a saúde.
Confira na ilustração a seguir.
CO2
N2
H2O
CO
NOX
HC
Fig. 39 – Reações no catalisador
Mesmo sendo tratados, esses gases não podem ser aspirados pelas pessoas.
O termo conversor catalítico ou catalisador designa um reator metálico instalado no sistema
de escapamento. Este reator, de aço inoxidável, contém o catalisador propriamente dito.
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O catalisador constitui-se de uma colméia monolítica de cerâmica ou metálica (também
chamada de substrato ou suporte), impregnada com substâncias ativas.
Os suportes cerâmicos ou metálicos são colméias formadas por milhares de minúsculos
canais, ou células, por onde passam os gases poluentes.
A catálise, sendo uma reação de superfície, requer uma grande área de contato, daí a
necessidade desses canais.
Veja na figura a seguir a posição dos equipamentos estudados.
Legenda
1. Sonda lamba
2. Catalisador
1 2
Fig. 40 – Posição dos elementos de controle de emissões
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Motores Automotivos de Ciclo OTTO – Referências
Referências
BOSCH. Automotive eletric/eletronics sistems. 2.ed. Stuttgart/Alemanha : Department for
Thechnical Information, 1995.
BOSCH, Robert. Manual de Tecnologia Automotiva. São Paulo : Ed.Edgard Blücher, 2005.
SENAI-PR. Motor. Paraná : SENAI-PR, 2004.
_________. Eletrônica embarcada. Paraná : SENAI-PR, 2006.
SENAI-RJ. Motores automotivos de combustão interna. Rio de Janeiro : SENAI-RJ, 2001 (Série
Eletromecânica Automotiva).
________. Sistema de alimentação em veículos injetados, ignição convencional e eletrônica. Rio
de Janeiro : SENAI-RJ, 2001 (Série Eletromecânica Automotiva).
________. Tecnologia do motor. Rio de Janeiro : SENAI-RJ, 2002.
Volkswagem do Brasil. Fundamentos da tecnologia automobilística. São Paulo, 1998.
__________________. Curso mecânica Volkswagem para amadores. São Paulo, 2002.
__________________. Conhecimentos básicos sobre gerenciamento eletrônico de motores. São
Paulo, 2003.
Site
http:://www.Bosch.com.br
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