2 - Motores De Combust%c3o Interna

MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA Nesta lição, será descrito como funcionam os motores de combustão interna. Os princípios que regem o seu funcionamento são os mesmos, quer seja motores de automóveis, aviões, lancha ou navios. Para facilitar as explicações será visto, inicialmente, um motor com um só cilindro. Não é o normal. Apenas alguns tipos de motores têm um só cilindro: motoneta, motocicleta, motor de popa. O normal é ter vários cilindros. Entretanto, a explicação torna-se mais clara e, uma vez entendido o motor de um cilindro, será bem mais fácil compreender a derivação do motor com vários cilindros, que iremos fazer posteriormente. Teremos, então, uma repetição, nos vários cilindros. do que ocorre num deles. O motor é constituído, essencialmente, pelas peças indicadas na foto abaixo:

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

Quando o pistão sobe e desce, a biela o acompanha. Na outra extremidade, a biela se prende a um eixo que tem a forma de uma manivela. O nome correto dessa peça é árvore de manivelas, vulgarmente conhecida por virabrequim (foto 6). Quando o pistão sobe e desce, a biela o acompanha e obriga a árvore de manivelas a virar, da mesma maneira que uma manivela. No seu movimento de subida e descida, o pistão passa por dois pontos extremos durante o seu curso: o ponto mais alto e o ponto mais baixo. Nesses pontos, ele inverte o seu movimento e, por isso, são dois pontos onde a sua velocidade é nula. Costuma-se chamar a esses dois pontos de Ponto Morto Superior (PMS) e Ponto Morto Inferior - PMI. Quando o pistão se encontra no PMS, a biela também está para cima e a árvore de manivelas, por sua vez, também está voltada para cima. Quando o pistão vem para o PMI, a biela desce e a árvore de manivelas vira, de maneira a ficar para baixo. Obs.: O Ponto Morto Superior e o inferior do pistão não tem nada a ver com o Ponto Morto do Câmbio, corforme será visto mais tarde. A árvore de manivelas vira sobre dois mancais. Num dos seus extremos há uma roda pesada de ferro, que se chama volante. A sua função é manter uniforme o movimento da árvore de manivelas evitando os trancos. Na parte superior do cilindro existem dois orifícios, que são abertos ou fechados por duas válvulas. Uma é a válvula de admissão; outra, a válvula de escapamento. Ainda aí, na parte superior, perto das duas válvulas

existe uma pequena peça, a vela, cuja função é fazer saltar, no momento adequado, uma faísca, que vai incendiar o combustível. O caminho percorrido pelo pistão chama-se curso. É, portanto, a distância entre o PMS e o PMI. O princípio pelo qual o motor se movimenta é o seguinte: 1. A válvula de admissão “abre” e o cilindro aspira a mistura ar + combustível através do movimento de descida do pistão; 2. Fecha-se a válvula de admissão e o pistão volta a subir para comprimir a mistura. Neste instante salta uma faísca pela vela; 3. A mistura ao inflamar-se, se transforma em gases de alta pressão empurrando o pistão para baixo; 4. O pistão desce junto com a biela que movimenta o virabrequim e este volta a subir, abrindo a válvula de escape e expelindo os gases recomeçando assim o novo ciclo. A queima da mistura ar-combutível comprimida na câmera de combustão, ocasiona a explosão. Este processo é conhecido como tempo útil de trabalho. Esta força “empurra” o pistão para baixo, fazendo a biela girar o eixo de manivelas. Como o motor tem vários cilindros que vão explodindo, de acordo com a ordem de explosão, a árvore de manivelas aumenta o giro rapidamente, "embalando" o motor. Tipos de Motores Para os veículos existem vários tipos de motores. Os motores podem ser classificados pelo seu número ou posição dos seus cilindros. Para equipar os veículos existem os motores em linha, em V e horizontal, sendo esta denominação relativa a posição dos seus cilindros. Podemos notar que em cada tipo a posição é diferente.

O Motor de quatro tempos Todos os motores funcionam pelo mesmo princípio: queimando combustível, formamse gases em grande quantidade. Aparece uma pressão grande sobre o pistão, que o empurra para baixo e força o virabrequim a virar. Entretanto, existem várias maneiras pelas quais se pode obter esse efeito: motor de quatro tempos, motor de dois tempos, motor diesel, etc.

Existe também um motor chamado Wankel, de sistema rotativo. Os motores que funcionam com o processo chamado "quatro tempos" são os mais comuns, no mundo inteiro. São conhecidos também como “motores Otto”, porque foram imaginados, pela primeira vez, por um engenheiro alemão chamado Nícolas Otto. Primeiro tempo- Admissão : O pistão se encontra no ponto morto superior e começa a descer. Por um mecanismo especial – o eixo comando de válvulas -, abre–se a válvula de admissão. Continuando a descer, o pistão aspira, através da válvula de admissão, a mistura de ar + combustível. A mistura continua entrando até que o pistão chegue ao ponto morto inferior. Quando o pistão chega ao ponto morto inferior, a válvula de admissão se fecha. O cilindro está agora totalmente cheio de mistura ar + combustível. Mas o pistão continua a movimentar–se, e agora vai subir. Para que o motor funcione, ele deve executar quatro fases bem características, enquanto o pistão sobe e desce. Essas quatro fases recebem nomes especiais e são descritas a seguir, na figura abaixo: Segundo tempo - Compressão: O pistão sobe desde o ponto morto inferior até o superior. As duas válvulas ficam fechadas. Conseqüentemente, a mistura de ar e combustível é comprimida, até ser reduzida apenas ao volume compreendido entre o ponto morto superior e a parte superior do cilindro (cabeçote). Como resultado da compressão, a mistura se aquece e as moléculas de combustível ficam mais próximas das moléculas de ar. Os dois fatos melhoram a combustão. Durante o primeiro tempo, o pistão percorreu uma vez o seu curso e, durante o seu segundo tempo, novamente; o pistão percorreu, portanto, duas vezes o seu curso. Enquanto isso, o virabrequim deu uma volta. Terceiro tempo - Explosão: Quando a mistura ar + combustível está fortemente comprimida dentro do cilindro, a vela faz saltar uma faísca bem no meio da mistura. Esta se incendeia. Formam-se os gases da explosão, que empurram violentamente o pistão para baixo, uma vez que as duas válvulas estão fechadas e por aí não podem escapar os gases. O pistão inicia então o seu movimento descendente, até o ponto morto inferior. Quarto tempo - Escape: O pistão sobe novamente desde o ponto morto inferior até o superior. Mas durante este curso abre–se a válvula de escapamento. O pistão, subindo, expulsa todos os gases resultante da explosão que se encontram dentro do cilindro. É a fase de escapamento dos gases. Quando o pistão atinge o PMS, fecha–se a válvula de escapamento, e assim, o ciclo recomeça. Assim temos que o motor funciona graças a queima de combustível. Inicialmente, o pistão, no seu curso de descida, aspira ar e combustível. Em seguida, o pistão sobe e comprime a mistura. Quando o pistão atinge o ponto morto superior, salta uma faísca entre os elétrodos da vela, que incendeia a mistura. A pressão sobe então violentamente e empurra o pistão para baixo. Nesta descida, o pistão aciona, através

da biela, o virabrequim; é o tempo motor. No tempo seguinte, o pistão sobe e expulsa os gases queimados. RESUMINDO: 1º tempo: admissão 2º tempo: compressão 3º tempo: explosão ou tempo morto ou útil 4º tempo: escape

ÁRVORE DE MANIVELAS Na linguagem comum entre os mecânicos, fala-se em virabrequim. O nome certo, entretanto, é Árvore de Manivelas. Tecnicamente, árvore é uma barra que vira e exerce esforço. Na linguagem comum também se costuma chamar de “eixo”. Durante este curso, usaremos a linguagem comum. Estudaremos o “eixo-piloto” e o "eixo traseiro”. O virabrequim é uma peça muito importante. Fica submetida a esforços muito grandes e deve funcionar bem, tanto em alta como em baixa rotação. Em cada manivela é ligada uma biela. Entre as manivelas ficam os munhões. Os munhões são as peças que se apóiam nos mancais. Os mancais são lubrificados, de tal maneira que o virabrequim praticamente “flutua” num banho de óleo. Raramente, um virabrequim quebra; os aços usados hoje em dia são resistentes e duráveis. É muito difícil de ser fabricado, por causa da sua forma irregular. Os virabrequins modernos trabalham em rotação muito elevada, normalmente até 7000 rpm, e, em carros esportes, até 8.500 rpm. Por isso, se não estiverem muito bem equilibrados, o motor começa a trepidar e forçar os mancais. Os virabrequins são equilibrados por máquinas especiais. Na figura ao lado, mostra-se a carcaça inferior do motor onde se apóia o virabrequim. Na primeira cavidade se encaixam as engrenagens do comando de válvulas. Na segunda e terceira cavidades, encaixam-se as manivelas correspondentes às bielas, duas em cada cavidade. A diferença básica entre os virabrequins é o número de mancais. O primeiro virabrequim tem sete mancais de apoio, o segundo quatro e o terceiro apenas três. Quanto maior o número de mancais, tanto mais dividido fica o esforço que eles suportam, podendo, por isso, ser menores e ter vida mais longa.

Por outro lado, quanto menor o número de mancais, tanto mais barato fica o motor, desde a economia que se faz no número de mancais, como no formato do virabrequim, que é mais simples, e o do bloco do motor, que também é mais simples. Conforme se descreveu no funcionamento de um motor a quatro tempos, as válvulas de admissão e escapamento abrem-se e fecham-se no tempo certo. Existe, para isso, um mecanismo que está sincronizado com o movimento do pistão, para se conseguir os tempos adequados. É constituído de um jogo de engrenagens, um eixo especial, válvulas e, às vezes, umas varetas especiais. O eixo é comumente conhecido por eixo comando de válvulas. Rigorosamente, o nome certo seria "árvore de cames". O eixo-comando vira, porque existe um jogo de duas engrenagens, uma nele e outra no virabrequim, às vezes ligadas entre si por correias ou correntes. Quando o virabrequim está girando, ele obriga o eixo-comando a virar também, por causa do jogo de engrenagens; porém, as duas engrenagens não são iguais. A engrenagem do eixo-comando tem o dobro de dentes da que está presa no virabrequim. Por isso, o eixo-comando vira com a metade de rotação do virabrequim.

O eixo comando possui uma porção de ressaltos que têm uma forma excêntrica. Esses ressaltos são conhecidos por cames. Em cada came se apoia uma válvula, ou então, uma vareta que comanda a válvula. Assim, cada vez que o eixocomando vira, abre cada válvula uma vez. Acertando bem a posição do eixo-comando, podemos garantir que as válvulas abrem no tempo certo, nem antes nem depois. Existem marcas especiais nas engrenagens do eixo-comando, para acertar corretamente a sua posição, antes de o motor funcionar.

Dissemos também, durante a descrição do funcionamento do motor a quatro tempos, que as válvulas de admissão e escapamento abriam ou fechavam nos PMS ou PMI. Na verdade, na prática, as válvulas não abrem exatamente nesses instantes, mas um pouco antes ou um pouco depois.

Há certos motores que mesmo com um bom funcionamento das válvulas, tendem a armazenar partículas de carvão, assim como também existe a dificuldade de expedir a mistura. Visando este problema e almejando uma melhor no rendimento dos motores, foram criados os cabeçotes com mais de duas válvulas por cilindro. Como funciona? Por exemplo: O motor pode ter duas válvulas de admissão e uma de escape por cilindro. Isso soluciona o problema de aspiração e o motor "respira" melhor. Soluciona também ( mas não totalmente) o problema com os resíduos de carvão, pois com uma maior quantidade de mistura, existe uma maior explosão, sendo expelidos com mais força pela válvula de escape. Outro exemplo é o cilindro com 4 válvulas (2 de admissão e 2 de escape). Provavelmente solucionaria em absoluto os dois problemas, visto que existem mais itens que auxiliariam na solução, como carburação, ignição, injeção eletrônica, etc, que serão vistos nas próximas lições.

Efeito do número de cilindros sobre o motor Até agora temos descrito o funcionamento de um motor com um único cilindro. Em geral, somente os motores pequenos são de um só cilindro. São assim os motores de barcos, motonetas, motocicletas, de certos tipos de bombas e algumas outras aplicações especiais. Os motores mais potentes, porém, são de vários cilindros. Se fosse apenas de um cilindro, este teria que ser muito grande de um cilindro, este teria

que ser muito grande e daria um tranco cada vez que houvesse uma explosão. O motor, sendo de vários cilindros, tem um funcionamento mais regular. Em automóveis, os motores mais empregados são de 4, 6 ou 8 cilindros, havendo ainda motores de 10 ou 12 cilindros. O motor mais divulgado é o de quatro cilindros. Metade dos carros que se fabricam no mundo são de seis ou quatro cilindros, normalmente de dois tipos: quatro cilindros em linha ou seis em linha ou em V. No Motor de quatro cilindros em linha, quando dois deles estão ao PMS, os outros dois estão no PMI. A explosão ocorre nos quatro cilindros em tempos diferentes, e na seguinte ordem: 1342, isto é, inicialmente no 1º cilindro, em seguida no 3º, depois no 4º e, finalmente o 1º, e assim por diante. Enquanto um dos cilindros está no tempo motor, isto é, tempo da explosão, os outros estão em outros tempos. A sucessão dos tempos e da seqüência de ignição num motor de quatro cilindros. Primeira meia volta do virabrequim - o cilindro número 1 está no tempo de explosão. A mistura queimou e empurrou o pistão para baixo. Em conseqüência, o virabrequim gira meia volta, executando dois serviços: 1) empurrando o veículo; 2) movimentando os outros pistões. Com o impulso criado, o motor continua virando sozinho e executando o seu serviço. Enquanto o cilindro n.º 1 está no tempo de explosão, os outros estão em outros tempos - cilindro n.º 2: escapamento; cilindro n.º 3: compressão; cilindro n.º 4: admissão. Na Segunda meia volta, ocorre a explosão da mistura do cilindro n.º 3, que se encontrava na meia volta anterior, no tempo de compressão. É este cilindro agora que vai criar a força capaz de fazer girar o virabrequim. Com isso, o virabrequim continua a fornecer energia para o veículo e para o próprio motor, de maneira que os outros cilindros executem a sua tarefa. Os cilindros números 1, 2, 3, e 4 se encontram, respectivamente, nos tempos de escapamento, admissão, explosão e compressão. Observe o aluno que é o próprio motor que faz entrar a mistura ar + combustível no cilindro. Quando o pistão desce e ao mesmo tempo se abre a válvula de admissão, a mistura penetra, porque é aspirada pelo pistão. É também o próprio motor que provoca o escapamento dos gases queimados.

Quando o cilindro se encontra no tempo de escapamento, o pistão expulsa os gases queimados. Na terceira meia volta é o cilindro n.º 4 que se encontra no tempo de explosão. Os tempos dos quatro cilindros são, respectivamente: admissão, compressão, escapamento e explosão. Finalmente na quarta meia volta, é o cilindro n.º 2 que se encontra no tempo de explosão. São os seguintes os seus tempos: compressão, explosão, admissão e escapamento.

MOTOR DE SEIS CILINDROS No motor de deis cilindros, também a ignição ocorre numa seqüência que visa diminuir, ao máximo, os trancos que o motor recebe. Assim, o motor funcionará de maneira suave. A forma do virabrequim está inteiramente ligada à seqüência de ligação. Há uma simetria de posição dos pistões, à medida que se afastem do centro. Os pistões 3 e 4 ocupam a mesma posição. Os pistões 2 e 5 ocupam a mesma posição, estando defasados de um ângulo de 120 graus em relação aos pistões 1 e 6 também ocupam a mesma 3 e 4 como dos pistões 2 e 5. MOTORES EM V Os motores com 6, 8 ou mais cilindros, quando postos em linda, tornam-se muito compridos e ocupam um espaço grande no veículo, razão pela qual se procura aditar a solução em V. Atualmente todos os motores de 8 ou mais cilindros são V. Um motor de oito cilindros, por exemplo, possui quatro cilindros em cada perna do V. Todos vão ter a um mesmo virabrequim. Este possui apenas quatro manivelas, porque a cada uma delas estão presas as bielas de dois pistões. O ângulo formado pelos dois ramos do V é, em geral, de 90 graus. Por esse motivo, também o virabrequim tem suas manivelas fazendo um ângulo de 90 graus. MOTORES DE OITO CILINDROS Os motores de oito cilindros têm o funcionamento mais suave, porque, em cada duas voltas do virabrequim, têm-se oito explosão, em vez de seis ou quatro. Além de o bloco conter os "buracos", ou melhor, os cilindros, por onde se deslocam os pistões, serve também como elemento estrutural, isto é, sobre ele se montam várias peças para o funcionamento do motor.

O.H.C. são as iniciais de "Over Head Cam", significando comando no cabeçote. Os motores com dois comandos são chamados "D.O.H.C (Double Over Head Cam)". Esses tipos de motores têm maior desempenho, como foi dito, por haver dois eixos-comando de válvulas: um para as válvulas de admissão e outro para duas de escape. No caso de motores de seis ou oito cilindros, pode haver casos até quatro comandos, dois para cada grupo de cilindros. Sua transmissão é feita através de um jogo de engrenagens com duas correntes, com um tensor em cada uma. Este sistema equipa veículos pelo mundo inteiro, e todos os tipos de motores, inclusive, os de baixa cilindrada (para aumentar o desempenho).

Em algumas marcas temos o motor colocado na posição transversal. Com essa inovação. Obtém-se melhor desempenho e rendimento. CILINDRO - DEFINIÇÕES No interior do cilindro é que ocorre a explosão. Rodeado o cilindro em todo o trecho que o pistão percorre, até onde se encontra a vela e as válvulas, há uma "camisa " de água, cuja finalidade é impedir que o bloco dos cilindros se aqueça demais. Nos motores resfriados a ar, o cilindro não possui, "camisa". É fundido com várias saliências, que se chamam aletas. As aletas ajudam a resfriar o cilindro, porque aumentam a superfície pela qual se perde o calor.

Nos cilindros resfriados a água, esta circula ao longo da "camisa", resfriando-os. Com isso, a água se aquece. A água quente é encaminhada, através de uma mangueira, para o radiador, onde é resfriada e novamente mandada aos cilindros. Nos motores grandes e também nos pequenos em geral, às vezes se costuma utilizar "camisas" de aço, que podem ser substituídas, quando gastas. Não é preciso trocar o bloco inteiro, bastante substituir as "camisas". CÁRTER O cárter serve de apoio ao bloco dos cilindros e como recipiente para o óleo de lubrificação. É também coberta contra pó e poeira, que, de outra maneira, atingiram os órgãos e o óleo do motor. O cárter é também utilizado como suporte ou apoio de várias peças do motor. COLETORES Chamam-se coletores dois tubos, os quais se localizam, um na entrada, outro no escapamento do motor. O coletor de admissão, liga o carburador ao cabeçote. É o tubo por onde entra o ar e o combustível, que vão ter aos cilindros do motor. Em geral, é de ferro fundido ou de "Zamak" (liga metálica) composta por: Zinco Alumínio Magnésio K: símbolo químico do potássio É importante o formato do coletor de admissão, para que a mistura encontre a mesma facilidade para ir para um cilindro ou para outro. Assim, quem seleciona realmente a mistura para os cilindros é a respectiva válvula de admissão. O coletor de escapamento sofre mais porque recebe os gases quentes que vêm do cilindro. Está, por isso, mais sujeira à corrosão. O coletor de escapamento reúne as saídas de todas as válvulas de escapamento. Os dois coletores são constituídos, em geral, de maneira que o de escapamento passa por baixo de admissão. Assim, o seu calor é transmitido, em parte, para o de admissão, o que facilita a partida dos motores, conforme explicaremos mais tarde. CABEÇOTE É a parte superior do motor que se justapõe ao bloco. A parte inferior do cabeçote completa o cilindro. Nele se desenha a parte superior da câmara de explosão. A sua construção deve ser simples, para facilitar a limpeza de carvão que aí se deposite.

Entre o cabeçote e o cilindro existe uma junta feita de material resistente ao calor, em geral, amianto, revestido de cobre. Se aparecer óleo no junta entre o cabeçote e o bloco, verifique se os parafusos ou porcas do cabeçote estão soltos. Se ouvir um ruído de gases escapando, deverá ser feita uma verificação nos parafusos ou porcas, ou então, nos coletores; pode acontecer de estarem soltos. Em geral, também a guarnição correspondente está queimada. Algumas vezes, o próprio cabeçote empena por causa do calor. Então, simplesmente reapertando os parafusos ou porcas, ou mesmo substituindo alguma guarnição, não se vai impedir o vazamento. Deve-se desmontar o cabeçote e facear a sua base numa plaina. Neste tipo de serviço, entretanto, o mais indicado é levar o cabeçote a uma retífica. Se surgir óleo no radiador, é sinal de que há algum vazamento na junta. Às vezes, apenas um reaperto resolve o problema. Outras, é possível que se trate de uma trinca no cabeçote. Os mesmos defeitos podem ocorrer em sentido contrário, isto é, aparecer água no cilindro. Existem vários tipos de cabeçotes, para vários tipos de motores. O ideal é utilizar o cabeçote especificado pelo fabricante. Os cabeçotes mais usados são os de simples comando de válvulas e os de duplo comando, com duas ou mais válvulas por cilindro. PISTÕES, PINOS E ANÉIS Pistões Os pistões, ou êmbolos, como é mais correto chamar, são as peças móveis que se destacam dentro dos cilindros. Já conhecemos o seu funcionamento. Quando o pistão se encontra no seu ponto morto superior, a mistura de ar e combustível queima, empurrando-o para baixo. Passa pelo ponto morto inferior e sobe novamente para expulsar os gases queimados. Através da biela, o virabrequim faz o pistão movimentar-se. Nos motores modernos, os pistões utilizados são de alumínio. A vantagem de se fabricar os pistões em alumínio é que ficam mais leves. Isso é muito importante, quando se considera a velocidade altíssima com que se desloca o pistão dentro do cilindro. A pressão dos gases, na cabeça do pistão, algumas vezes é maior do que 30 atmosferas (500 libras por polegada quadrada). Por aí se vê como é importante que se tenha uma boa vedação, para impedir que os gases escapem. É por isso que se faz o cilindro com diâmetro o mais próximo possível do diâmetro do pistão. Se os dois

diâmetros fossem exatamente iguais, a vedação para os gases seria perfeita. Mas isso é impossível, devido a dilatação diferente que sofre o cilindro e o pistão, quando se aquecem até a temperatura de funcionamento. O pistão "engriparia", isto é, ficaria preso ao cilindro. A cabeça do pistão se aquece mais do que as paredes do cilindro, porque estas são resfriadas pela água ou ar que circula por fora do cilindro. No próprio pistão, a dilatação é diferente entre a cabeça, que recebe diretamente o calor resultante da explosão, e a parte inferior, chamada saia, que está distante da câmara de explosão e, por isso, recebe calor apenas por transmissão. Por essa razão os pistões são fabricados com o diâmetro da cabeça ligeiramente menor que o da saia. Quando se dilatar, por ação do calor, ficarão com o mesmo diâmetro. Como o pistão precisa ter o cilindro para poder por si só, não consegue em alta pressão, escapem cilindro. Essa função é são colocados em corpo do pistão. Como os flexíveis e são colocados encostam quase do pistão, servindo para gases.

um diâmetro menor que correr livremente, ele, impedir que os gases, pela folga entre pistão e cumprida por anéis que ranhuras que existem no anéis são bastante sob pressão, eles perfeitamente à parede impedir a fuga dos

Pode acontecer que, com o tempo, de tanto os anéis se esfregam contra a superfície do cilindro, acabem por desgastá-la. Nesses casos aparece uma folga grande entre os anéis e o cilindro, por onde podem escapar os gases. Se, entretanto, escaparem gases, a pressão na cabeça do pistão ficará menor. Diminui, por conseguinte, a força sobre o pistão e, portanto, a potência do motor. Diz-se então que o motor perdeu compressão. Isso ocorre em motores velhos e, nessas condições, o motor precise ser retificado. A retífica consiste em aumentar ligeiramente o diâmetro para o qual se deve alargar o cilindro, e as casas de autopeças já dispõem, em estoque, de pistões e anéis compatíveis com a nova medida. O jogo de pistões e anéis, quando se compra, já vem numa embalagem única, à qual chamamos de "Kit". São três ou quatro os anéis utilizados. Dois ou três fazem a função de vedação. Eles se ajustam bem às paredes do cilindro, para impedir a passagem dos gases, e o outro tem um formato especial, que serve para lubrificar o cilindro e o pino do pistão, conforme será visto mais adiante.

O pistão de uma ranhura ou canaleta para cada anel. Nessa canaleta é que ele se aloja. Na ranhura corresponde ao anel de lubrificação existem também orifícios que comunicam a parte de fora do pistão com a parte de dentro. Quando o anel de lubrificação raspa nas paredes do cilindro, retira daí o óleo depositado, o qual se acumulas no anel de lubrificação, e pelos orifícios assinalados caminha para dentro do pistão lubrifica o pino e volta ao cárter do motor. O EIXO-COMANDO DE VÁLVULAS A peça que vamos estudar nesta lição é a árvore de cames, cujo nome mais conhecido é eixo-comando de válvulas. O Nome árvore de cames dá a entender, portanto, que se trata de uma barra de ferro ou aço, em torno da qual existem cames. O came é também chamado excêntrico, por causa do seu formato. A função da árvore de cames, ou, como é mais conhecido, eixo comando de válvulas, é fazer as válvulas abrirem nos tempos certos. Os cames ou ressaltos, responsáveis pela abertura das válvulas do motor. As válvulas têm um tempo certo de abrir e fechar; elas não podem abrir nem antes nem depois. Devem abrir no instante exato. Se não for assim, o motor não funcionará de maneira adequada, ou mesmo não funcionará. O eixo-comando é uma peça fundida, isto é, fabricada numa fundição. Os fundidores fazem um molde adequado, dentro do qual derramem o aço derretido. Quando o aço se solidifica, adquirindo a forma desejada. Os cames já são fundidos junto com o eixo, de maneira que, quando a peça fica pronta, eixo e cames formam uma única peça. Daí se conclui que, pelo fato de um cilindro possuir duas válvulas, uma de admissão e outra de escapamento, para cada cilindro, o eixo-comando deve ter dois cames. Portanto, num motor de 4 cilindros, o eixo-comando tem 8 cames, num motor de 6 cilindros, o eixo-comando tem 12 cames, num motor de 8 cilindros, o eixo-comando tem 16 cames (sempre o dobro). Numa das extremidades, o eixo-comando possui uma engrenagem grande. Na outra extremidade, ou às vezes no meio, há outra engrenagem, pequena. A engrenagem grande, que se encontra numa das extremidades, é utilizada para movimentar o próprio eixo-comando. Ela engrena com outra que existe no virabrequim. Quando o virabrequim vira, também vira o eixo-comando. O eixo-comando de válvulas e sua engrenagem são peças individuais, que são substituídas à medida que apresentam desgaste.

Com esse sistema se garante um fato muito importante: o eixo-comando vira sempre sincronizado com o virabrequim. Isso é necessário, para que o motor funcione sempre de acordo. A engrenagem pequena serve para acionar o distribuidor, o que mais tarde será descrito com detalhes. Costuma-se dizer que é uma "visita explodida" porque apresenta todos os seus componentes como se a peça tivesse "explodido". Trata-se do eixo-comando de um motor de 4cilindros e, por isso, o seu eixo-comando tem 8 cames. Observe também os mancais, onde se apoia o eixo-comando. ROTAÇÃO DO EIXO-COMANDO O eixo-comando gira a uma rotação que é metade do virabrequim. A engrenagem menor é presa ao virabrequim e a engrenagem maior é a do eixo-comando. Por conseguinte, o eixo-comando gira mais devagar, e com sua engrenagem tem exatamente o dobro do número de dentes da outra, resulta que ele gira exatamente com a metade da rotação do virabrequim. Qual a razão disso? O aluno deve estar lembrado de que, no motor a quatro tempos, para cada duas voltas do virabrequim tínhamos um ciclo. O ciclo era constituído pelos tempos: admissão, compressão, explosão e escapamento. Na admissão, abria-se a válvula de admissão, permitindo a entrada de ar e combustível; por conseguinte, em cada ciclo, a válvula de admissão abria-se uma vez.

Então, concluímos: a um ciclo correspondem duas voltas do virabrequim e uma abertura da válvula de admissão. O aluno pode ver também, pelo formato do eixocomando e do came, que para abrir a válvula de admissão o eixo-comando precisa dar uma volta. Por essas relações, vemos que, para duas voltas do virabrequim, o eixo-comando dá uma volta. Com a válvula de escapamento acontece algo semelhante. Para cada ciclo completo, a válvula de escapamento deve abrir uma vez. Ou seja, o virabrequim vira

duas vezes e obriga o eixo-comando a virar uma vez, fazendo, portanto, a válvula de escapamento abrir uma vez também, em cada ciclo. O eixo -comando tem, por isso, um came para a válvula de admissão e outro para a válvula de escapamento. Entretanto, cada came tem uma posição, para abrir a válvula no tempo certo. As duas válvulas não abrem ao mesmo tempo, mas sim defasadas. A válvula de admissão abre primeiro, para permitir e entrada de ar e combustível; em seguida, deve fechar, porque no tempo seguinte, que é a compressão, as duas válvulas devem estar fechadas. E devem continuar fechadas ainda durante o tempo seguinte, que é a explosão. Se o aluno lembrar que cada tempo corresponde a meia volta do virabrequim, duas para um ciclo de quatro tempos ou seja, 1/2, (1 para 2) constará que este dará uma volta inteira durante os tempos de compressão e explosão. Só então é que terá início a explosão dos gases e, portanto, deverá ser aberta a válvula de escapamento. É por esta razão que os cames ficam apontando cada um para um lado. Essa defasagem é exatamente aquela que o motor precisa para abrir a válvula de escapamento, após a válvula de admissão. No eixo-comando aparece sempre o came da válvula de escapamento 90 graus antes do came da válvula da admissão. Vamos explicar melhor: os tempos do motor são admissão, compressão, explosão e escapamento; a seguir, tem-se novamente admissão, compressão, explosão e escapamento. E assim por diante. Na seqüência, a válvula de escapamento abre, em seguida abre a de admissão, e depois, durante dois tempos consecutivos, ficam fechadas as duas. Quando se observa um motor funcionando, tem-se essa impressão. As duas válvulas abrem, uma em seguida à outra, e depois ficam as duas fechadas durante algum tempo. Mas, conforme dissemos, é apenas impressão. A seqüência correta dos tempos é aquela já conhecida. Podemos, pois resumir tudo isso: 1º) O eixo-comando gira com a metade da rotação do virabrequim. 2º) Para cada cilindro existem duas válvulas, e por conseguinte, dois cames. 3º) O came da válvula de escapamento fica 90 graus à frente do came da válvula de admissão. Esta angulação, pode ser modificada, de acordo com o motor. CAMES Os cames são também chamados excêntricos, por causa do seu formato oval (fora do centro). Existe um came para cada válvula sobre o came se apoia o tucho que comanda a válvula. Quando o came vira, esse tucho faz, portanto, um movimento de sobe e desce, obrigando, por sua vez, a válvula a abrir e fechar. O funcionamento do tucho será descrito mais adiante.

O tucho se apoia sempre sobre o came. Enquanto é a parte baixa do came que está encostada no tucho, a válvula fica fechada. Quando é o ressalto que passa pelo tucho, este é obrigado a descer e abrir a válvula. Depois que o ressalto passou, o tucho sobe e fecha a válvula. Por conseguinte, o tucho apoia sobre o came durante o tempo todo, donde se conclui que os cames devem ser feitos de um aço muito bom, capaz de resistir ao atrito do tucho. Por isso é que os fabricantes de eixo-comando, além de usarem um aço especial, dão aos cames um tratamento diferenciado para deixá-lo bem duro e, assim, durar mais tempo. Este tratamento é chamado de sinterização. Por sua vez, o formato de came é muito importante, porque é dele que depende o tempo em que fica aberta a válvula, quanto tempo fica aberta, e se a válvula deve abrir e fechar depressa ou devagar. Se o fabricante do motor quiser que a válvula fique aberta mais tempo, ele deverá fazer o ressalto mais largo, mais bojudo. Se quiser que a válvula abra pouco tempo, ele fará o ressalto estreito. Se ele desejar que a válvula abra depressa, é só fazer bem de pé; se o contrário, que a válvula abra, o ângulo de subida do ressalto deve ser suave. FOLGA ENTRE CAME E TUCHO Quase todos os motores, vêm de fábrica com uma pequena folga entre uma extremidade do came do eixo-comando de válvulas e o tucho de acionamento das válvulas. Esta folga é chamada folga do tucho. Ela é vital para o bom funcionamento do motor. Se por acaso a folga for muito grande, a válvula terá uma abertura irregular; entretanto se for muito pequena à medida que o eixo-comando for se aquecendo com o funcionamento do motor, ele irá se dilatar de forma irregular ocasionando uma quebra ou engripamento da válvula. Acrescentado a tudo isso, afetará profundamente o funcionamento do motor.

TUCHO Tucho, conforme vimos anteriormente, é a peça que se apoia sobre o came. À medida que o came vira, o tucho sobe e desce. O tucho, por meio de uma vareta e um balancim, o qual também é indicado, aciona a válvula. Este motor é do tipo chamado de válvula na cabeça, e neste tipo a válvula tem a posição indicada. Há algumas

vantagens nisso, as quais veremos mais tarde. Mas o fato é que, por causa dessa posição, o motor precisa ter uma peça que inverta o movimento do tucho e essa peça é o balancim. O tucho é fabricado de um aço especial para resistir ao desgaste que ele sofre por esfregar-se com o came. Além do aço especial, ele sofre também um tratamento diferente para ficar resistente e com isso desgastar menos. Além de serem duros, tanto o tucho quanto o came, o local de contato dos dois é constantemente lubrificado, o que evidentemente diminui os desgastes. Os desgastes surgem na forma de riscos. A superfície, tanto do tucho quanto do came, aparece com riscos. Para diminuí-los em alguns motores, os fabricantes não colocam o tucho exatamente no centro do came, mas um pouco fora de posição. Dessa maneira, o tucho vai girando cada vez que é levantado. O came abaixa o tucho e, como está um pouco fora do centro, força o tucho a girar. Decorre como vantagem que a lubrificação se torna mais eficiente, além de que os desgastes se distribuem melhor por todo o tucho. Muitos veículos usam este sistema. DISTRIBUIÇÃO MECÂNICA-COLOCAÇÃO DO EIXO-COMANDO DE VÁLVULAS ACIONAMENTO POR ENGRENAGEM OU POR CORRENTE O eixo-comando é acionado pelo virabrequim, por meio de engrenagens ou correntes. O acionamento mais antigo, sendo ainda hoje utilizado é feito por meio de engrenagem. Antigamente, eram utilizadas engrenagens metálicas. Resultava daí sempre um sistema que não era silencioso, porque qualquer folga ou desgastes que surgissem introduziriam ruídos no funcionamento. Os desgastes geram ruídos porque as peças ficam esfregando umas nas outras. Quando existem folgas, também as peças batem umas nas outras, resultando sempre em ruídos. Mesmo que as engrenagens não possuam folga, o funcionamento pode ser ruidoso, porque o esforço para movimentar as válvulas é muito irregular. Algumas engrenagens são feitas de um material plástico misturado com fibra de papel. Outras, utilizam no eixo-comando engrenagem de alumínio. A grande vantagem de ser de plástico é que trabalha mais silenciosamente, mesmo quando surgem folgas. Alguns motores que utilizam engrenagens para acionar o eixo-comando de válvulas, são vistos a seguir. Todos são tipos de motores em que as engrenagens são acionadas diretamente. Os elos das correntes se encaixam nos dentes das engrenagens. Quando a engrenagem que está presa no virabrequim vira, ela puxa a corrente e esta, por sua vez, engrena com a engrenagem do eixo-comando, fazendo-a virar. A principal vantagem da corrente é que o seu funcionamento é bastante silencioso, mesmo quando existem folgas. Existe até um dispositivo que permite regular a corrente, para que ela não fique folgada. Algumas marcas têm uma peça chamada

tensor de corrente. O tensor exerce pressão sobre a corrente, a fim de mantê-la sempre esticada. Se com o tempo houver desgastes nos elos da corrente ou nas engrenagens, e novamente todas as figuras onde se mostram as engrenagens de acionamento e verifique que sempre que este é feito diretamente por engrenagens, elas possuem os dentes inclinados. Chamam-se dentes helicoidais. A razão disso é sempre favorecer um funcionamento silencioso. Os dentes helicoidais são mais silenciosos que os dentes retos. E é bom frisar: a engrenagem pequena está ligada ao virabrequim e a engrenagem maior é a do eixo-comando de válvulas. Lembre-se de que o eixo-comando gira com a metade da rotação com que gira o virabrequim. A solução mais moderna é a transmissão, através de polia dentada e correia, evitando o desgaste das peças metálicas e erros na transmissão de movimentos. MANCAIS DO EIXO-COMANDO Os mancais do eixo-comando de válvulas são bastantes grandes. A razão disso é que, quando de desmonta o eixo-comando, ele é retirado pela frente do motor. Para isso, os orifícios dos mancais escavados no bloco devem ser maiores que os cames, para estes possam passar livremente. Muitas vezes, é costume fazer os primeiros mancais maiores que os últimos. Dessa maneira, fica fácil a desmontagem e a montagem. Resulta daí que os mancais são sempre grandes, e por isso quase não sofrem desgastes. POSIÇÃO CORRETA DO EIXO-COMANDO O eixo comando tem uma posição correta de montagem. Se ele não for montado exatamente em sua posição correta, as válvulas não abrirão no instante exato, fazendo, portanto, cair o rendimento do motor. Para que o eixo-comando seja montado na posição certa, os fabricantes costumam fazer marcas especiais nas engrenagens ou nas correntes. Em alguns casos pode-se encontrar algumas marcas que os fabricantes costumam fazer no próprio bloco do motor, para que o mecânico possa, na montagem, montar o eixo-comando no posição original.

ANEXO – DEFINIÇÃO DE CILINDRADA A taxa de cilindrada não é a potência do motor, que é medido em CV ou KW. A taxa de cilindrada representa o volume total dos cilindros de um motor e pode ser medido em litros ou em cm3. Você já deve ter visto impresso na traseira de alguns automóveis o seguinte: Santana 2000, S10 2.2, Ômega 4.1, Gol 1000, etc. Os números apresentados é a taxa de cilindrada do motor, ou seja, a soma do volume de todos os cilindros do motor. Nos exemplos dados, temos o Santana com 2000 cm3 ou 2.0 litros, a S10 2200 cm3 ou 2.2 litros, o Ômega 4100 cm3 ou 4.1 litros e o Gol 1000 cm3 ou 1.0 litros. Veja a relação abaixo: 1 cm3 = 1 ml 1000 ml = 1 litro 1000 cm3 = 1 litro Para se calcular a taxa de cilindrada utiliza-se a seguinte fórmula:

Obs: Utilizar todos os dados em centímetros Onde: d = diâmetro do cilindro Pi = Constante 3,1416 s = curso do pistão i = número de cilindros Vejamos um exemplo. - Calcular a taxa de cilindrada do motor utilizado no Santana Diâmetro = 82,50 mm Curso = 92,80 mm Número de cilindros = 4 Montado os dados na fórmula temos: Tc = 8,252 x 3,1416 x 9,28 x 4 / 4 Como o número de cilindros é 4 e a divisão também é por 4, podemos simplificar, ficando: Tc = 8,252 x 3,1416 x 9,28

Como resultado final temos: Tc = 1984,3 cm3 Arredondando temos: 2000 cm3 ou 2.0 litros