7. 5Treinamento Básico • Motor
Definição
Um motor de combustão interna é uma máquina de potência térmica.
Nessa máquina, energia útil na forma de potência é liberada por meio de
combustões periódicas de combustível em um ou mais cilindros com um
movimento interno de êmbolos em funcionamento.
Funcionamento
O movimento dos êmbolos cria um espaço variável de compressão onde o
assim chamado abastecimento com mistura ar-combustível é encontrado.
Por meio do movimento ascendente dos êmbolos é reduzido o volume do
abastecimento. Essa redução forçada de volume provoca um aumento das
temperaturas internas dos abastecimentos. Dessa forma é gerado um
aumento de temperatura.
A intensificação da pressão e da temperatura torna a mistura ar-
combustível apta para a ignição. A ignição da mistura ar-combustível no
motor a gasolina começa com uma ignição fornecida externamente (vela de
ignição). Por outro lado, o motor Diesel provoca a combustão da mistura ar-
combustível somente pelas altas pressões e temperaturas. Isso é chamado
auto-ignição.
A energia térmica que é liberada pela ignição é transformada em
movimento de potência sobre o êmbolo. O êmbolo aciona a árvore de
manivelas. No caso de primeira marcha e, sem acionamento da
embreagem, a árvore de manivelas está em contato com a caixa de
mudanças e dessa forma com o trem de força e as rodas de tração. Assim
são acionadas as rodas de tração.
AT_01_0005
Conhecimento básico: motor de combustão interna
9. 7Treinamento Básico • Motor
Em princípio, motores de combustão interna podem ser classificados de
acordo com as diferenças relevantes do sistema:
Métodos de trabalho, cilindros e modos de controle, formação da mistura
ar-combustível, ignição, e o sistema de aspiração de ar.
Classificação de motores de combustão interna segundo os métodos
de funcionamento
Após cada processo de combustão no cilindro de motores de combustão
interna, a carga precisa ser trocada o que significa que o gás de exaustão
precisa ser removido e gás fresco precisa ser abastecido. Esse processo é
chamado ciclo de carga (processo de intercâmbio de gás). São comuns dois
métodos para esse ciclo de carga:
• Princípio de quatro tempos,
• Princípio de dois tempos.
Ambos os princípios são usados tanto em motores a gasolina como em
motores Diesel.
Nesta unidade, somente o princípio de quatro tempos é explicado em
detalhe. O princípio de dois tempos será explicado rapidamente.
Princípio de quatro tempos
Definição
Os quatro tempos são:
• 1º tempo: indução (aspiração),
• 2º tempo: compressão,
• 3º tempo: trabalho (explosão),
• 4º tempo: descarga.
Função
Durante o 1º tempo (indução) o êmbolo move-se para baixo em direção à
árvore de manivelas. Como resultado o êmbolo aspira ar fresco (em
motores Diesel bem como em motores a gasolina com injeção direta) ou a
mistura ar-combustível (em motores a gasolina) através das válvulas
abertas.
Durante o 2º tempo (compressão) o êmbolo move-se para cima em direção
às válvulas. Ao mesmo tempo as válvulas são fechadas. Dessa forma a
carga do cilindro é comprimida e entra em combustão via ignição fornecida
externamente ou por auto-ignição.
Durante o 3º tempo (trabalho), causada pela ignição, a mistura ar-
combustível se expande com a velocidade de um raio (explosão) e força o
êmbolo para baixo. Assim o êmbolo aciona a árvore de manivelas.
Durante o 4º tempo (descarga) o êmbolo move-se para cima em direção às
válvulas. Ao mesmo tempo a mistura queimada é descarregada pelas
válvulas abertas
Classificação de motores de combustão interna
10. 8Treinamento Básico • Motor
Os tempos são portanto dependentes do /da
• ângulo da árvore de manivelas e portanto da posição do êmbolo
e
• da posição das válvulas.
O ângulo da árvore de manivelas é indicado em graus em relação aos dois
pontos de referência:
• O ponto morto superior (PMS) é a posição mais alta do êmbolo no
cilindro (ver figura abaixo, cilindros 1 e 4). Lá a distância até as
válvulas está no seu mínimo.
• Conforme a explicação acima, o ponto morto inferior (PMI) é a
posição mais baixa do êmbolo no cilindro (ver figura acima, cilindros
2 e 3). Lá a distância até as válvulas está no seu máximo.
A indicação do ângulo da árvore de manivelas é dada em graus antes /
depois do PMS / PMI, isto é, em graus antes ou depois do êmbolo ter
chegado ou passado do PMS / PMI.
Devido ao fato de que um tempo necessita de 180 de rotação da árvore de
manivelas, um processo de quatro tempos necessita então de duas
rotações da árvore de manivelas (720 de rotação da árvore de manivelas).
Para um ciclo de carga (processo de troca de gás) é necessário um
controle de troca de gás. Esse controle normalmente é comandado por
válvulas. O tempo de abertura e fechamento das válvulas é indicado em
graus dependendo do ângulo da árvore de manivelas. Os índices para
motores de uso atual são:
• A válvula de admissão abre (AA): 10-15° antes do PMS
• A válvula de admissão fecha (AF): 40-60° depois do PMI
• A válvula de descarga abre (EA): 45-60° antes do PMI
• A válvula de descarga fecha (EF): 5-20° depois do PMS
AT_01_0005
11. 9Treinamento Básico • Motor
Descrição detalhada do princípio de quatro tempos - Exemplo: cilindro
O êmbolo está localizado no PMS. A válvula de
admissão que já inicia sua abertura num ponto de 10 -
15 antes do PMS tem assim uma ligeira passagem
admissão aberta. A válvula de descarga também está
ligeiramente aberta porque ela não fecha até aprox. 5
10 depois do PMS. Esse é o ponto de partida.
Agora, durante o primeiro tempo (admissão), o êmbolo
move-se para baixo em direção do ponto morto inferior
(PMI). Paralelo a esse movimento descendente, o
êmbolo gera uma admissão de ar fresco (motor Diesel)
ou de mistura (motor a gasolina) da seção de admissão
através da válvula de admissão que abre gra-
dualmente. Uma parte dos gases de descarga também
é aspirada pela válvula de descarga que fecha mais tarde.
O processo de admissão é completado a 180 depois
do PMS, no ponto morto inferior.
Segue então o segundo tempo (compressão) . Devido
ao fato da válvula de admissão não fechar até 40 - 60
depois do PMI, uma parte do ar, respectivamente a
mistura, é pressionado através da válvula de admissão
para a porta de admissão. Se as válvulas de admissão
estão fechadas a câmara de combustão estará
completamente vedada e a compressão alcançará o
seu clímax no PMS. A árvore de manivelas girou 360 .
Um curto espaço de tempo antes do êmbolo atingir o
seu ponto morto superior a mistura entra em
combustão (via auto-ignição ou ignição fornecida
externamente). Esse momento de ignição é chamado
PMS de ignição. O gás se expande.
De agora em diante, junto com o movimento
descendente do êmbolo, a combustão é gerada e
começa o terceiro tempo (potência). As válvulas de
descarga se abrem para a emissão dos gases de
descarga 45 - 60 antes do PMI e fecham 5 20 depois
do PMS.
Com o movimento do êmbolo em direção ao PMS e a
abertura das válvulas de admissão 10 - 15 antes do
ponto morto superior, termina o quarto tempo
(descarga)
AT_03_0016.1
AT_03_0016.2.1
AT_03_0016.3
AT_03_0016.4
12. 10Treinamento Básico • Motor
O princípio de quatro tempos com o seu tempo de abertura e fechamento
está ilustrado no assim chamado diagrama de comando. Assim, as
sentenças acima podem ser muito melhor compreendidas, provavelmente
de acordo com este modelo / figura:
Os pontos que seguem irão enfatizar a importância do ciclo de carga
(processo de intercâmbio de gás) ilustrado no diagrama de comando acima:
A qualidade do ciclo de carga (processo de intercâmbio de gás) tem
impacto na / no
• potência máxima,
• torque máximo,
• qualidade dos gases de descarga,
• consumo de combustível,
• relação de funcionamento (motor a gasolina)
Princípio dois tempos
Definição
Os tempos são:
• 1º tempo: compressão, admissão,
• 2º tempo: trabalho, pré-compressão,
• tempo intermediário sobreposto, na transição do 2º tempo
para o 1º tempo: potência, lavagem, extravasamento.
Funcionamento
Para um ciclo de trabalho só é necessária uma rotação da árvore de
manivelas (360 ). A troca de gás é comandada pelo êmbolo e necessita uma
instalação de lavagem (parte inferior do êmbolo ou um soprador separado)
AT_01_0009
AT_01_0009 AT_01_0020
13. 11Treinamento Básico • Motor
Classificação de motores de combustão interna conforme os
aspectos de seus cilindros e modos de comando
Independente do método de trabalho, motores de combustão interna
podem também ser classificados de acordo com:
• a posição do eixo dos cilindros,
• a disposição dos cilindros,
• o arranjo e a posição das árvores de comando de válvulas e
das válvulas.
Posição do eixo dos cilindros
Para serem diferenciados, há motores com disposição em pé, deitado e
pendurado.
Disposição dos cilindros
Para diferenciar, há motor em linha, motor-V, motor-W, motores-VR, motor
boxer (motor de cilindros opostos) e motor radial.
Motor em linha
Motor boxer (motor de cilindros opostos)
Motor-V
AT_01_0005
AT_01_00
AT_01_0007
14. 12Treinamento Básico • Motor
Nomes dos cilindros
Devido ao fato de que não é possível ter todos os cilindros no motor na
posição de ponto morto superior (PMS) ao mesmo tempo, o resultado é
uma ordem cronológica de ignição. Essa seqüência é a ordem de ignição.
Para especificar a ordem de ignição é necessário numerar os cilindros.
Definição
O modo de marcar cada cilindro é efetuado de acordo com regras básicas
comuns para todas as disposições de cilindros:
A linha de visão é direcionada para o lado oposto da extremidade de saída
de potência. Deve ser imaginado um plano horizontal através do eixo
longitudinal da árvore de manivelas.
Num motor em linha, o cilindro 1º está localizado no lado oposto da saída
de potência. Em motores-V e motores boxer esse 1º cilindro também esta
localizado no lado oposto da saída de potência. Primeiro o banco esquerdo
de cilindros, depois deve ser contado o banco direito de cilindros.
Arranjo e posição de árvores de comando de válvulas e válvulas
É preciso distinguir motores comandados pela parte inferior e pela parte
superior.
• Motores comandados pela parte inferior são os assim chamados
motores de válvulas laterais.
O mecanismo de fechamento das válvulas acontece no mesmo
sentido de movimento do êmbolo em direção ao ponto morto
inferior (PMI). O motor comandado pela parte inferior tem
válvulas em pé.
AT_01_0010
AT_05_0006
15. 13Treinamento Básico • Motor
• Motores comandados pela parte superior: O mecanismo de
fechamento das válvulas acontece ao mesmo tempo em que os
êmbolos se movem em direção ao ponto morto superior (PMS). A
posição da árvore de comando de válvulas não é levada em
consideração. O motor comandado pela parte superior tem válvulas
inclinadas.
É preciso distinguir entre motor-ohv (válvulas no cabeçote =
válvulas inclinadas), motor-ohc (árvore de comando de válvulas
sobre o cabeçote) e motor-dohc (dupla árvore de comando de
válvulas no cabeçote).
ohc = comando de válvulas dohc = duplo comando de
válvulas sobre o cabeçote válvulas sobre o cabeçote.
Classificação de motores de combustão interna de acordo com a
ignição e a formação da mistura
Para gerar uma combustão e assim obter um impacto de potência sobre o
êmbolo, é necessária uma mistura apta para a combustão. Essa mistura
consiste de um composto de combustível (gasolina ou Diesel) e ar. A
instalação para a formação da mistura de um motor de combustão interna
tem a tarefa de criar uma mistura que possa ser inflamada. No caso de
certo ângulo da árvore de manivelas essa mistura chega à combustão via
ignição fornecida externamente (motor a gasolina) ou via auto-ignição
(motor Diesel).
Além disso, há importantes diferenças a respeito da formação da mistura
entre motores a gasolina e motores Diesel.
Motor a gasolina
A formação da mistura em motores a gasolina é realizada fora da câmara de
combustão, com exceção de motores de injeção direta de gasolina
(formação externa da mistura). Essa mistura mais ou menos homogênea
constituída de ar e combustível é comprimida. No setor de compressão
máxima tem lugar a ignição e a combustão da mistura por meio de uma
faísca elétrica de ignição.
AT_01_0015 AT_01_0016
16. 14Treinamento Básico • Motor
Há uma diferença entre:
Motor a gasolina de carburador
Combustível líquido é adicionado ao ar fora da câmara com a ajuda de um
carburador.
Motor a gasolina com injeção de combustível (injeção no coletor de
admissão)
Combustível líquido é injetado no coletor de admissão. No coletor de
admissão o ar de admissão turbilhona e é gerada uma alta turbulência de ar
. Essa situação oferece as melhores condições para uma mistura segura de
combustível e ar. É produzida uma mistura totalmente combinada que
também é chamada mistura homogênea.
Motor de combustão pobre
O motor de combustão pobre é acionado por uma mistura extremamente
pobre o que significa que essa mistura tem excesso de ar. O baixo consumo
de combustível é certamente um benefício com referência a um motor a
gasolina de injeção convencional de combustível. Mas a maior emissão de
gases nocivos e a não garantida do processo de combustão devido ao
excesso de ar são problemas reais.
Motor de injeção direta
No motor de injeção direta a mistura de ar e combustível não é no coletor
de admissão. Portanto somente ar é aspirado e o combustível é injetado
separadamente, diretamente dentro da câmara de combustão com uma
pressão de 50 a 120 bares.
Motor Diesel
O princípio Diesel é uma formação interna de mistura onde a câmara de
combustão está abastecida somente com ar durante a compressão. Essa
compressão é realizada ao nível máximo e aquecido com o combustível - o
qual é injetado imediatamente antes do final da compressão - que se
inflama e queima (autocombustão).
AT_05_0009
17. 15Treinamento Básico • Motor
Há distinção entre>
Motor Diesel com antecâmara
Combustível fluido é injetado dentro de uma câmara
que está conectada com a câmara de combustão
através de uma ou diversas aberturas relativamente
estreitas. Uma vela incandescente serve como
medida auxiliar de partida.
Motor Diesel com câmara de turbilhonamento
Combustível fluido é injetado dentro de uma câmara
que está conectada com a câmara de combustão
através de uma abertura relativamente larga.
Durante o processo de compressão uma forte
turbulência de ar é gerada na chamada câmara de
turbilhonamento. Nesse caso uma vela
incandescente também atua como medida auxiliar
de partida (não mostrada na figura).
Motor Diesel com injeção direta
Combustível fluido sob alta pressão é injetado
diretamente dentro câmara de combustão que não é
dividida.
Classificação de motores de combustão interna de acordo com o
sistema de admissão de ar
Há dois diferentes tipos de sistemas de admissão de ar nos motores Diesel
bem como nos motores a gasolina:
• Motor aspirado naturalmente: a nova carga é tomada
imediatamente da atmosfera no motor de aspiração natural e os
gases de descarga são empurrados contra as condições externas.
• Motor superalimentado: a nova carga é comprimida antes de ser
admitida para intensificar o volume da carga e assim a potência e o
torque.
AT_01_0001.3
AT_01_0001.2
AT_01_0001.1
18. 16Treinamento Básico • Motor
Conjunto de manivelas
Definição
O conjunto de manivelas inclui os seguintes componentes: êmbolo (1),
anéis do êmbolo (3), biela (4), árvore de manivelas (5) e elementos que são
necessários para a conexão e aplicação dos casquilhos dos mancais. Junto
com o gerenciamento do motor a árvore de manivelas representa os
elementos flexíveis do motor.
Função
O conjunto de manivelas transfere a potência resultante da combustão aos
elementos de acionamento
Êmbolo, anel do êmbolo, pino do êmbolo
1. cabeça do êmbolo
2. setor de anéis de êmbolo
3. superfície de deslizamento
4. saia do êmbolo
5. cubo do pino do êmbolo
6. anéis de compressão
7. anel raspador de óleo
AT_03_0017
AT_03_0001
19. 17Treinamento Básico • Motor
Êmbolo
O êmbolo é o primeiro elo na cadeia de componentes de transferência de
potência de um motor de combustão interna. É um dos componentes mais
estressados do motor de combustão interna em conexão com a mecânica e
a térmica. As solicitações mecânicas são atrito e forças inerciais (forças
que são produzidas por meios de aceleração e retardo de massas = ex.
força de flexão).
Para ilustrar isso: Na câmara de combustão podem ser encontradas
temperaturas máximas de 1800-2600 C e efeitos de força de até 17
toneladas.
Solicitações térmicas
Uma grande parte do calor que é absorvido da cabeça do êmbolo durante o
tempo de trabalho sai fluindo pelo setor de anéis e do alojamento do
cilindro para o líquido de arrefecimento. A parte do calor total que flui via
setor de anéis do êmbolo chega a 40-70%. Uma pequena parte do calor é
transferida para a nova mistura durante o ciclo de carga. O óleo lubrificante
ou óleo de arrefecimento que atinge as paredes internas do êmbolo
absorve o restante da dissipação de calor. Elementos de construção para
um arrefecimento suplementar são os injetores de óleo de arrefecimento
(ver figura à direita) e canais de arrefecimento instalados especificamente.
A forma mais simples para extrair calor suplementar dos êmbolos é através
de jato de óleo na parede interna do êmbolo. Em motores de alta rotação o
fornecimento de óleo provém do pé da biela. O efeito do arrefecimento por
injeção está restrito à área alcançada pelo jato de óleo. É mais efetivo o
arrefecimento de êmbolos com a instalação de canais específicos de
arrefecimento.
AT_01_0017
TDC
BDC
20. 18Treinamento Básico • Motor
Esforços mecânicos
A folga e o formato do êmbolo frio podem levar à forte inclinação do êmbolo
com ruídos de funcionamento e desgaste como conseqüências. Para
melhorar as propriedades de deslizamento a superfície de deslizamento é
coberta com uma camada muito fina de grafite, por exemplo.
Os domínios essenciais da cabeça do êmbolo (1), o setor de anéis do
êmbolo (2) com a ponte de fogo, o cubo do pino do êmbolo (3) e a saia do
êmbolo (4). O cubo do pino do êmbolo representa o alojamento do pino do
êmbolo no êmbolo. Ele é uma das partes mais solicitadas do êmbolo. A saia
do êmbolo assume as forças laterais e a condução do êmbolo.
Definição
O anel superior do êmbolo também é chamado de ¨Top-Ring¨ ou primeiro
anel de compressão. O anel do meio é o segundo anel de compressão e o
anel inferior é o anel raspador de óleo.
Funções dos anéis do êmbolo
• Anel de vedação da câmara de combustão
A câmara de combustão precisa ser efetivamente selada pelos anéis
do êmbolo. Os gases de escape que estão quentes e sob alta
pressão não devem tocar as pontes dos anéis, se isso ocorrer
haverá uma deficiência na vedação do anel e como conseqüência
um desgaste prematuro. Os anéis superiores do êmbolo assumem
esta vedação de gás (anéis de compressão).
Por outro lado, o óleo na parede do cilindro que é necessário para a
lubrificação do deslizamento de êmbolo tem que ser impedido de
passar à câmara de combustão. O anel raspador de óleo assume
essa função.
• Dissipação do calor da combustão
Os anéis também servem como dissipadores de calor do êmbolo à
parede do cilindro.
• Regulação do consumo de óleo lubrificante
Atualmente, A limitação de consumo de óleo torna-se mais e mais
importante (emissão de particulados, emissão de HC). Os anéis de
êmbolos são os componentes do motor pelos quais o consumo de
óleo pode ser mais influenciado. Um fato decisivo é que os anéis de
êmbolo precisam ser lubrificados o suficiente sem deixar muito óleo
nas áreas de lubrificação. Se houver muito óleo nessas áreas o
excesso de óleo poderia infiltrar-se na câmara de combustão. Isso
provocaria uma combustão com componentes poluentes.
AT_03_0019
21. 19Treinamento Básico • Motor
Primeiro, os anéis do êmbolo são pressionados contra as paredes do
cilindro pela sua tensão interna. Essa força descendente tem então o apoio
da pressão do gás da câmara de combustão. Durante o movimento do
êmbolo o anel do êmbolo troca a sua posição do flanco inferior do canal do
anel para o superior e de volta.
Devido ao fato que os anéis de êmbolos, para ser instalados precisam ter a
extremidade de topo separada, este sempre será um ponto de vazamento.
Este vazamento deverá ser suficientemente pequeno para evitar um ¨blow-
by¨ do gás quente da combustão, mas deverá ser o suficientemente grande
para evitar o travamento dos anéis do êmbolo provocado pela expansão
térmica.
Construção dos anéis de êmbolos
Para minimizar muitas razões de defeitos de anéis é importante prestar
atenção ao encaixe exato e ao material de construção. Eles são geralmente
fabricados em ferro fundido, esferas de grafite ou aço. A superfície tem
camadas de penetração específica e uma camada de cromo duro e / ou
camada de molibdênio para aumentar a resistência contra o desgaste.
Anéis de compressão são quase sempre desenhados com forma quase
retangular. Uma série de diferentes anéis de compressão é mostrada na
figura abaixo. Dependendo da sua finalidade eles têm componentes
suplementares de carga de mola.
Geralmente, anéis raspadores de óleo têm sulcos circulantes no meio. Lá o
óleo excedente flui através dos cortes ou furos na base do canal do anel. De
lá o óleo flui saindo principalmente de furos no êmbolo em direção do lado
de dentro do êmbolo e de lá para o cárter de óleo. Para intensificar a força
descendente, são usados diferentes tipos de molas de apoio porque os
anéis raspadores de óleo o auxilio dos gases de combustão.
Pino do êmbolo
Função
O pino do êmbolo com sua grossa parede, transmite a potência do êmbolo
para a biela. O encaixe dos furos no êmbolo para o pino deve ser
selecionado na medida exata para que o pino possa girar.
Construções de pinos de êmbolos
AT_03_0021
22. 20Treinamento Básico • Motor
Biela
1. capa da biela
2. casquilho da biela
3. pé da biela
4. Bucha da biela
5. Olho da biela
6. Haste da biela
Função
Biela une o êmbolo à árvore de manivelas e transmite as forças que são
induzidas no êmbolo ao colo da árvore de manivelas. A biela tem orifícios
longitudinais para lubrificar o pino do êmbolo e também para o
arrefecimento do êmbolo.
O pino da biela é inserido no olho da biela que está unido através da haste
da biela ao pé da biela. Geralmente o pé da biela está dividido de forma a
possibilitar a montagem da biela numa árvore de manivelas não divisível.
Atualmente as bielas mais utilizadas são as chamadas bielas ¨fraturadas¨.
Nesse caso o pé da biela é produzido com dois lugares específicos de
fratura. Então o pé da biela é ¨fraturado¨ em duas peças. Ambas as peças
são fixas à árvore de manivelas com dois parafusos. O sistema de
fragmentar cria superfícies perfeitas de conexão o que torna a biela
essencialmente mais estável e encaixa de forma mais exata do que as
bielas divididas da forma convencional.
AT_03_0022 AT_03_0003
23. 21Treinamento Básico • Motor
Árvore de manivelas
1. colo de biela
2. furos de equilíbrio
3. colo da árvore de manivelas
4. contrapeso
5. face da árvore de manivelas
6. galeria de óleo
Definição
A árvore de manivelas é o elo de conexão entre o acionamento da árvore de
manivelas e o gerenciamento do motor. No caso de motor de cilindros
múltiplos, a árvore de manivelas consiste de manivelas contíguas para cada
cilindro. Na extremidade livre da árvore de manivelas encontra-se o
acionamento da correia trapezoidal e na extremidade oposta está
localizado o volante do motor.
Função
As funções são:
• absorção das forças das bielas,
• transmissão do torque ao acionamento ou volante,
• finalidade de contrapeso para o equilíbrio de massas,
• árvore acionada para gerenciamento do motor e acionamento
auxiliar (bomba de água, alternador, bomba de óleo, bomba
hidráulica, etc.).
Motores de baixa solicitação estão providos de um mancal de árvore de
manivelas a cada segunda manivela. Motores de elevada solicitação têm
um mancal depois de cada manivela. Motores-V muitas vezes têm duas
bielas em um colo da árvore de manivelas razão pela qual estes são
correspondentemente mais longos. A lubrificação das bielas tem lugar
através de orifícios na árvore de manivelas e depois através de furos no
mancal da árvore de manivelas.
A seqüência de explosões produz uma rotação aos trancos da árvore de
manivelas. Nos motores de quatro cilindros há um pulso de ignição a cada
180 de rotação da árvore de manivelas e assim tem lugar um impulso de
rotação. Essas razões impedem um funcionamento suave e conduzem a
pesadas vibrações da árvore de manivelas.
Um funcionamento irregular tem impacto negativo no:
• conforto acústico da marcha através de vibrações
• e intensifica a solicitação dos mancais.
AT_03_0012
24. 22Treinamento Básico • Motor
Isso é a razão pela qual é necessário um equilíbrio de massas. Para o
processo há diferentes sistemas em disponibilidade:
• pré-forjados ou com contrapesos fixos por pinos de expansão,
• amortecedor de vibração de borracha,
• contrapesos no volante que giram ao dobro da rotação da árvore
de manivelas.
Em agregados com falta de rotação suave o volante do motor tem dois
sistemas que são independentes um do outro. Isso é chamado volante de
duas massas.
Quanto mais elevado o número de cilindros em motores em linha, maior é o
número de impulsos de ignição e os pulsos de rotação por rotação. Isso
intensifica o conforto da marcha.
1. mola amortecedora
2. Volante primário
3. árvore primária da caixa de mudanças
4. Amortecimento interno
5. volante secundário
AT_03_0024
AT_03_0025
25. 23Treinamento Básico • Motor
O gerenciamento do motor (acionamento de válvulas)
1. árvore de comando de válvulas
2. acionamento
3. árvore de manivelas
4. tucho
5. vareta de válvula
6. balancim
7. eixo de balancim
8. válvulas
Definição
O mecanismo para comandar o ciclo de carga em motores de quatro
tempos é também chamado de mecanismo das válvulas. Ele inclui árvore de
comando de válvulas, válvulas, elemento de conexão e acionamento.
Função
A tarefa do mecanismo das válvulas é a rápida abertura e fechamento das
válvulas de admissão e de escape. Em princípio, a árvore de comando de
válvulas é acionada pela árvore de manivelas. Na árvore de comando de
válvulas encontram-se os ressaltos os quais abrem e fecham as válvulas.
Válvula e componentes de válvula
1. chaveta da válvula
2. haste da válvula
3. cabeça da válvula
4. assento da válvula
Válvulas são componentes com alto grau de carga térmica e mecânica. A
carga mecânica é produzida pela pressão da combustão. Isso leva a uma
alta carga de flexão da cabeça da válvula no impacto durante o fechamento.
A carga térmica é produzida por válvulas de grande superfície que absorve
calor da câmara de combustão. Na válvula o calor flui especialmente em
direção ao assento da válvula, uma pequena parte flui através da haste para
a guia da válvula:
Válvulas de admissão alcançam temperaturas de 300 a 500 C, válvulas de
escape alcançam temperaturas de 600 até 800 C.
AT_05_0008.3 AT_05_0007
26. 24Treinamento Básico • Motor
As precauções contra as solicitações mecânicas e térmicas são:
• Bom gerenciamento do líquido de arrefecimento no cabeçote na
zona de temperaturas máximas.
• No caso de extrema carga térmica a haste é oca e enchida com
sódio. Com essa precaução, as temperaturas de válvulas podem ser
reduzidas em aproximadamente 100 C.
• Ligas de alto grau de resistência ao desgaste (aço CrSi ou aço
CrMn), temperado, cromado e blindagem oferecem proteção contra
as cargas mecânicas.
Sistema de válvulas múltiplas
Nos motores atuais o sistema de válvulas múltiplas é o estado da arte. Se
há mais de uma válvula de admissão ou de escape por cilindro, o produto é
chamado sistema de válvulas múltiplas. No caso de velocidade de rotação
mais elevadas ele permite um ciclo de carga mais rápido. Outro aspecto
positivo é o desempenho de maior potência com o mesmo consumo de
combustível.
Operação das válvulas
Para cada tipo de operação de válvula o acionamento é desempenhado pela
árvore de manivelas.
É preciso distinguir
• Mecanismo de válvulas com árvore de comando de válvulas na
parte inferior (sistema de varetas de válvulas): Esse desenho é
principalmente utilizado em motores de rotação nominal mais baixa
(veículos comerciais, máquinas agrícolas). Uma característica desse
arranjo é a árvore de comando de válvulas que está alojada abaixo
da linha divisória bloco do motor / cabeçote.
• Mecanismo de válvulas com árvore de comando de válvulas acima
da cabeça (OHC-overhead camshaft): Geralmente, esse tipo de
arranjo é utilizado em modernos motores a gasolina e em motores.
Diesel de alta rotação nominal. Uma característica desse arranjo é a
árvore de comando de válvulas que está alojada acima da linha
divisória bloco do motor / cabeçote.
AT_05_0003
AT_01_0013
27. 25Treinamento Básico • Motor
No texto que segue, são explicadas as variações de operação de válvulas a
respeito de mecanismos de válvulas com árvores de comando de válvulas
no cabeçote. Esse tipo de operação pode ser encontrado nos atuais
motores de combustão interna para automóveis.
A operação do mecanismo de válvulas com árvore de comando de válvulas
no cabeçote tem lugar com:
• Balancim (oscilante)
• Balancim (basculante)
• Tucho
Um arranjo de tuchos torna os balancins desnecessários. Um aspecto
positivo certamente é que são reduzidas as massas movidas e as
elasticidades do mecanismo de válvulas.
Folga de válvulas - compensação da folga de válvulas
No estado operacional é possível que as válvulas não possam mais ser
fechadas completamente devido a desgaste ou expansão térmica. As
conseqüências é a passagem de gás de combustão entre a sede e o
assento da válvula a cada ciclo de potência. O resultado dessa falha são
válvulas queimadas.
Para excluir esse efeito, todos os tipos de mecanismos de válvulas
precisam ter certa folga quando a válvula está fechada. Isso é chamado
folga de válvula.
A regra geral é: ¨É melhor ter folga demais do que folga de menos na
válvula¨.
Nos veículos mais antigos a folga de válvula ainda é ajustada por parafusos
ou por discos suplementares de diferentes espessuras.
AT_01_0014
AT_05_0010
AT_01_0016
28. 26Treinamento Básico • Motor
No campo da produção de motores para automóveis, está aumentando a
utilização do compensador hidráulico de folga de válvula (tucho
hidráulico). Esses elementos de compensação existem para todos os tipos
de operações de válvulas. Nas passagens que seguem é descrito o tucho
tipo copo na cabeça, como um substituto para todos os outros.
1. haste da válvula
2. prato da válvula
3. tucho tipo copo
4. câmara de trabalho
5. bucha guia
6. válvula esfera
7. pino de pressão
8. câmara do tucho de
valvula
Durante o acionamento da válvula o óleo confinado na câmara de alta
pressão atua como um elo rígido de transmissão. Uma folga de válvula mais
ampla durante a fase de repouso é compensada por um fornecimento
suplementar de óleo através da válvula de esfera. Reduções de folgas de
válvulas são compensadas por óleo que flui para fora por vazamento. Uma
das condições para um funcionamento seguro desses elementos de
compensação de folga é o abastecimento de óleo. Já na partida de um
motor, deve haver uma quantidade suficiente de óleo disponível para re-
encher a câmara de alta pressão. Esse processo de enchimento é
necessário porque a câmara de alta pressão se esvazia no caso de válvula
em posição aberta quando o motor está parado.
Modo de funcionamento do gerenciamento do motor
Há 3 possibilidades normais para acionar a árvore de comando de válvulas
através da árvore de manivelas:
• Engrenagens
(Engrenagens são utilizadas principalmente
com árvores de comando de válvulas alojadas
no bloco. Com árvores de comando de válvulas
na cabeçote, o uso de engrenagens requer
um elevado esforço de construção.
• Corrente
• Correia dentada
AT_05_0011
29. 27Treinamento Básico • Motor
No caso de acionamento por corrente ou correia dentada, é necessário um
dispositivo tensor. Isso é necessário porque é preciso assegurar a tensão
correta também no caso de perda de tensão com o passar dos anos.
Correias dentadas fabricadas em plástico são mais silenciosas e mais
baratas que acionamentos por corrente, mas precisam ser trocadas com
maior freqüência dentro do plano de manutenção. Enquanto a corrente
precisa ser lubrificada, as correias dentadas precisam funcionar numa
câmara isenta de óleo. Ambos os acionamentos precisam ser encapsulados
para proteção e respectivamente evitar a perda de lubrificante.
A árvore de comando de válvulas é acionada por corrente, correia dentada
ou engrenagem através da engrenagem da árvore de comando de válvulas.
A velocidade de rotação da árvore de comando de válvulas é portanto
sempre proporcional à velocidade de rotação da árvore de manivelas. Isso
proporciona tempos fixos de comando e de levantamento de válvulas.
Ao girar a árvore de comando de válvulas, há um ressalto reservado para
cada válvula que é comandada. Portanto, esse ressalto abre (contra a força
da mola da válvula) e fecha (com o suporte da força da mola da válvula) a
válvula.
Adicionalmente aos mecanismos de válvulas com tempos de comando e
levantamento de válvulas fixas, existem mecanismos de válvulas variáveis.
Eles têm tempos de comando variáveis. Para conseguir bons processos de
ciclos de carga, os tempos de comando do mecanismo de válvulas são
deslocados para frente ou para atrás (adiantar ou atrasar) conforme o
ponto de operação (carga parcial, carga total, velocidade de rotação). O
resultado desse princípio é que as válvulas de admissão e as válvulas de
escape são abertas / fechadas alguns graus antes / depois.
Os mecanismos variáveis têm as seguintes vantagens:
• mais potência,
• melhor curva torque
• minimização de poluentes no gás de escape
• redução de consumo de combustível
30. 28Treinamento Básico • Motor
Bloco do motor
O bloco do motor está dividido em 3 grupos de construção:
• caixa da árvore de manivelas com cárter de óleo
• camisas dos cilindros
• cabeçote com a vedação
Caixa da árvore de manivelas
Definição
A forma básica da caixa da árvore de manivelas é dada pelo espaço livre
para o movimento do mecanismo / componentes de acionamento
(êmbolos, bielas, contrapesos, árvore de manivelas). Adicionalmente, a
forma básica é determinada pelas galerias de água e óleo para os circuitos
de líquido de arrefecimento e de lubrificação.
Função
A caixa da árvore de manivelas tem que cumprir as seguintes funções:
• alojar a árvore de manivelas,
• alojar os cilindros,
• completar a unidade de acionamento, em conjunto com o cárter
de óleo,
• conexão para os mancais do motor ao corpo estrutural e para os
agregados auxiliares,..
• alojar cavidades e canais para os circuitos de arrefecimento e de
lubrificação,
• alojar as conexões para o cabeçote.
As formas individuais de caixas de árvores de manivelas se distinguem
segundo o sistema de mancais da árvore de manivelas e o número de
componentes do bloco do motor.
Há 3 tipos diferentes de mancais de árvore de manivelas:
• Alojamento tipo túnel
Os pontos de fixação para a árvore de manivelas não são partidos. A
árvore de manivelas é encaixada na direção do seu eixo num mancal
de bucha ou de rolamento (pequenos motores de um e dois cilindros
com dois pontos de fixação).
AT_03_00
31. 29Treinamento Básico • Motor
• Mancais dependurados
A árvore de manivelas é instalada por baixo e é mantida pendurada
por capas aparafusadas de mancal. Essa é a forma construtiva mais
comum no caso de motores pequenos e médios.
• Mancais deitados
A árvore de manivelas é instalada nos pontos de fixação de uma
placa base e é mantida por capas de mancais colocadas por cima.
Essa forma construtiva é utilizada no caso de motores maiores.
Blocos de motores pequenos e médios são produzidos em peça única.
Devido aos problemas de fundição, nos motores maiores o bloco é dividido
em duas ou mais peças. Os componentes são aparafusados depois entre si.
Cilindro
Função
As principais funções dos cilindros são:
• Guiar o êmbolo.
• Preparar uma superfície de deslizamento para o movimento do
êmbolo: para proporcionar a melhor superfície de deslizamento
possível, os cilindros são brunidos. As estrias de brunido formam um
ângulo de aprox. 60 em relação ao eixo do cilindro. Isso é necessário
para transportar a película de óleo.
• Proporcionar a superfície de deslizamento para a vedação pelos
anéis do êmbolo.
• Limitar a câmara de combustão (parede da câmara de
combustão).
A camisa do cilindro num motor de dois tempos serve adicionalmente para
alojar as aberturas das fendas de comando.
Há três diferentes formas básicas de camisas de cilindros, cada uma com a
sua vantagem e desvantagem específica:
• Tubo de cilindro para camisa seca
Nos tubos de cilindros para camisas secas,
são instaladas camisas secas com paredes de
2 a 3 mm de espessura. A respeito da
estabilidade deformacional do bloco de motor
e a distância do cilindro esses tubos de
cilindros integrados são de quase o mesmo
valor. Eles têm a vantagem de serem
substituídos com mais facilidade caso
estejam danificados. E existe a vantagem da
livre escolha do material. Neste caso, pode
ser utilizado metal leve para o bloco de motor.
• Tubo de cilindro para camisa molhada
Essa forma construtiva é principalmente
utilizada em motores Diesel, e de maior
tamanho. Vantagens: A fácil substituição, a
baixa deformação do alojamento, livre escolha
de material base e o bloco de motor simples
no que diz a respeito ao processo de fundição.
Devido à maior distância necessária entre
cilindros com tubos de cilindros molhados são
muito aplicados em veículos comerciais.
AT_03_0023.1
AT_03_0023.2
32. 30Treinamento Básico • Motor
Cilindro refrigerado a ar: Em motores com
arrefecimento por ar essas camisas de cilindros
são instaladas com aletas para aumentar a área
de dissipação de calor. Pela razão de
superaquecimento, torna-se difícil executar
motores maiores com arrefecimento por ar.
Cabeçote e vedação de cabeçote
Cabeçote
O cabeçote fecha a parte superior do cilindro e tem os seguintes propósitos
principais:
• encerrar a câmara de combustão em conjunto com o êmbolo e a
camisa,
• vedação da camisa,
• alojamento das galerias de óleo e líquido de arrefecimento e dos
elementos de comando para a carga de ciclo,
• alojar as velas de ignição ou as válvulas de injeção,
• no caso de motores Diesel com câmaras, alojar as ante-câmaras
ou as câmaras de turbilhonamento.
Geralmente, um cabeçote é formado pelos seguintes elementos:
• placa base,
• placa de cobertura,
• paredes laterais,
• canais de gás,
• orifícios para guias de válvulas, válvulas de injeção, velas de
ignição e, provavelmente o elemento incandescente,
• esforço de tração para a fixação ao bloco de motor.
Junta de cabeçote
Para a vedação contra gás de combustão, são colocadas juntas chatas e
anulares entre o cilindro e o cabeçote. Essa é a chamada junta de cabeçote.
Na maioria dos casos ela consiste de material mole com alma de metal.
Pelo fato da vedação do cabeçote necessitar resistir a altas forças térmicas
e pressões, quando da montagem e reparação é preciso tomar precauções
especiais (ver instruções de reparações no WIS).
AT_03_0002
AT_03_0026.1
34. 32Treinamento Básico • Motor
INSTRUÇÕES
As conexões entre os diferentes elementos de construção devem
ser apertados até uma determinada condição para absorver as
forças produzidas durante o funcionamento.
Podem ser distinguidos dois tipos de métodos apertos de uniões por
parafusos
• Aperto por meio de torque
Uma chave com torquímetro de ajustável oferece a possibilidade de
executar o torque aperto regulado.
• Aperto com ângulo de rotação
Nesse caso, são prescritos ângulos de rotação em vez de torques
regulados. Primeiro, um torque relativamente baixo é aplicado na
primeira etapa. Depois, a etapa final é alcançada em um ou mais
estágios com ângulos de rotação definidos.
Nos exemplos, são descritos a conexão entre o mancal da árvore de
manivelas, mancal da biela e o cabeçote.
Mancal de árvore de manivelas e mancal de biela
Em princípio, durante uma reforma de motor os parafusos para essas
conexões precisam ser incondicionalmente substituídos porque na
instalação eles são estirados até limite de alongamento. Parafusos
elásticos são apertados até a parte elástica atingir o limite de alongamento.
A parte elástica funciona como uma mola de tensão que seguram as partes
juntas. Dessa forma, esse elemento elástico está consumido e os parafusos
precisam ser substituídos.
Cabeçote / bloco de motor
Essas duas grandes peças com planos nivelados são geralmente instalados
à prova de vazamentos de gás, de óleo e de líquidos por uma junta
maleável. Portanto, é necessário apertar os parafusos até uma posição
definida. Geralmente, o estágio final é atingido em várias etapas conforme o
esquema determinado. Se não há esquema recomenda-se apertar os
parafusos do centro para fora. Esse método evita juntas deformadas ou
vazando.
Instruções de operação para a instalação (torque de aperto)
35. 33Treinamento Básico • Motor
Lubrificante
As funções do óleo lubrificante no motor de combustão interna são:
• Lubrificação e com isso proteção contra desgaste e corrosão,
• transmissão de potência nos casquilhos planos hidro-dinâmicos,
• finalidades de vedação entre os anéis do embolo e a parede do
cilindro e também nas guias de válvulas,
• arrefecimento em todos os pontos de mancais e em componentes
(através de dispositivos especiais: arrefecimento por injeção de
óleo),
• recepção e transporte de abrasivos e resíduos de combustão.
Para essas diversas finalidades estão disponíveis óleos lubrificantes que
podem assegurar todos esses diferentes requisitos.
Dadas as tarefas dos óleos lubrificantes são imediatamente indicadas as
exigências dos óleos:
• Ele deve ser suficientemente líquido para penetrar nos pontos de
lubrificação com muita rapidez após a partida do motor. Ele não
pode ser de fluidez exagerada para não romper a película sob altas
pressões.
• Relacionado ao acima exposto o óleo não pode tornar-se muito
espesso em baixas temperaturas e nem muito fluido em altas
temperaturas.
• O óleo precisa ser inibidor de corrosão. Isso se torna mais e mais
difícil conforme o óleo envelhece devido a sua absorção de ácidos
agressivos resultantes do processo de combustão.
• A remoção e absorção de partículas em suspensão precisa ser
confiantemente garantida. O óleo precisa manter essas partículas
em suspensão até elas poderem ser removidas pelo filtro de óleo.
Isso fez com que o desenvolvimento de modernos óleos lubrificantes se
tornasse uma necessidade. Esses modernos óleos lubrificantes são
misturas de um óleo básico e os necessários aditivos para o cumprimento
dessas finalidades (proteção contra a corrosão, etc., ver acima). Os óleos
básicos podem ser distinguidos de acordo com o método de produção: óleo
mineral, óleo de hidrocraqueamento e óleo de base sintética. Atualmente,
os aditivos formam até 25% de um óleo lubrificante.
As características básicas dos óleos lubrificantes (espessura, fluidez) são
indicadas pela classificação SAE de viscosidade. Viscosidade é uma
propriedade das matérias líquidas. Sua altura absoluta e sua mudança
dependendo da temperatura e pressão é determinada pela estrutura das
moléculas.
A classificação SAE de viscosidade está dividida em óleo mono-viscoso
para motor e óleo de multi-viscoso. Eles definem a reação do óleo
lubrificante em caso de baixa temperatura e alta temperatura. Na classe
mono-viscosa só é incluída uma informação de temperatura. Um óleo com a
designação 20W, por exemplo, é um óleo mono-viscoso com a indicação de
temperatura para inverno (W) (Winter = Inverno). Um óleo com a
designação 10W-40 é um óleo de multi-viscoso que pode ser usado o ano
todo. Ele tem uma adequação segura para o inverno, designada pela
viscosidade 10W e uma adequação para alta temperatura indicado pelo
número 40.
Componentes
36. 34Treinamento Básico • Motor
Esta tabela dá exemplos para os domínios de temperatura recomendado de
óleos lubrificantes:
Temperatura externa
Circuito de lubrificação
Há 4 conceitos diferentes para realizar um circuito de lubrificação:
• Lubrificação por mistura
Em motores pequenos de dois tempos, certa quantidade de óleo é
adicionado ao combustível. A proporção óleo / combustível varia
entre 1:25 e 1:100.
• Lubrificação de perda total
Em motores pequenos de dois tempos e em motores Wankel (não
coberto neste documento) os locais a lubrificar são lubrificados
separadamente pela bomba de óleo lubrificante de um reservatório
que está separado do motor. O óleo chega à câmara de combustão e
é queimado.
• Sistema de lubrificação de alimentação forçada
Esse é o circuito de lubrificação típico dos motores utilizados
atualmente. A bomba de óleo lubrificante transporta o óleo
disponível no cárter de óleo e o conduz através do filtro e dos pontos
de lubrificação. O fluxo de retorno do óleo ao cárter de óleo tem
lugar via passagens separadas no bloco do motor. Depois de fluir
pelos mancais e outros pontos de lubrificação o óleo é coletado no
cárter de óleo, abaixo dos componentes motrizes. O cárter de óleo
serve como unidade arrefecedora, anti-espumante e como
reservatório de abastecimento. Nos motores sobre-alimentados se
utiliza adicionalmente um radiador de óleo. A figura mostra o circuito
do óleo lubrificante do sistema de lubrificação de alimentação
forçada. Pode ser visto muito bem quais pontos do motor são
abastecidos com óleo.
AT_18_0001
37. 35Treinamento Básico • Motor
• Lubrificação por cárter seco
O óleo de abastecimento é armazenado num reservatório que é
separado do motor. Dali, uma bomba de óleo lubrificante transporta
o óleo aos pontos de lubrificação do motor. Uma ou mais bombas de
esgotamento transportam o óleo de volta ao reservatório. A
utilização de lubrificação por cárter seco é restrito aos domínios da
Formula 1 e outros carros de competição. Nessas aplicações
esportivas, fortes acelerações e desacelerações são ações normais.
No caso do sistema de lubrificação forçada com cárter de óleo o
óleo seria arremessado muitas vezes contra as paredes do cárter de
óleo. Então poderia ser possível que o elemento de sucção da
bomba de óleo não teria mais condições de sugar óleo suficiente. O
resultado seria um enorme dano de motor.
AT_18_0006
38. 36Treinamento Básico • Motor
INSTRUÇÕES DE MANUTENÇÃO
A respeito do sistema de lubrificação
A limpeza do óleo lubrificante tem impacto decisivo no tempo de
vida útil de motores. É necessário trocar ambos, o óleo e o filtro de
óleo do motor, em intervalos regulares. O filtro de óleo também está
envolvido no processo de limpeza.
Atualmente há dois métodos a respeito do intervalo de troca do óleo
e do filtro:
1. Por um lado, são dadas diretrizes de quilometragem e de tempo
decorrido conforme instruções no manual de serviço e ou no manual
de oficina. Dependendo do tipo de motor (a maioria dos motores
Diesel têm intervalos menores de troca de óleo e filtro) a troca de
óleo e filtro está especificada aprox. entre 10.000 e 40.000 km. Em
veículos novos, algumas vezes pode ser encontrada troca de óleo
com o assim chamado ¨óleo de amaciamento¨. Depois de 1.000,
esse óleo, incluindo o filtro precisa ser trocado.
2. Por outro lado, alguns fabricantes (entre eles veículos Mercedes-
Benz), instalam um sensor eletrônico de óleo. Ele está localizado no
circuito de óleo lubrificante do veículo e determina as condições do
óleo e assim o momento individual de serviço para o respectivo
veículo. É óbvio que o intervalo de troca do óleo e filtro depende
principalmente da intensidade de uso do veículo
Função do sensor de óleo
Adicionalmente à medição da qualidade do óleo, o sensor mede a
quantidade e a temperatura do óleo lubrificante.
O sensor de óleo consiste principalmente de um resistor NTC, de dois
capacitores de medição e um sistema eletrônico integrado. Quantidade e
qualidade de óleo é reconhecida através da capacitância do óleo
lubrificante. A temperatura de óleo é medida por um sensor de
temperatura. Todos os sinais são registrados no sistema eletrônico e são
transformados em um sinal elétrico.
Obs: Não são todos os motores Mercedes-Benz que utilizam o sensor de
óleo eletrônico.
39. 37Treinamento Básico • Motor
Troca de óleo e de filtro
No caso de uma troca de óleo e de filtro o veículo deve ser dirigido para
aquecimento. Então o óleo está de consistência mais fluida e é capaz de
esgotar de forma segura e mais e quase completa do cárter. Para esse
processo o bujão de drenagem é removido e um recipiente para a coleta
óleo é posicionado sob o cárter de óleo. O óleo lubrificante pode drenar
para o recipiente de óleo. Esse processo leva aprox. 10 minutos. Durante a
drenagem o mecânico pode limpar a superfície de vedação no cárter de
óleo e o bujão de drenagem de óleo com um pano sem fiapos. Depois o
filtro de óleo pode ser removido de sua montagem roscada e depois de
lubrificar a junta do filtro novo este pode ser instalado. Em seguida o bujão
de drenagem de óleo recebe um novo anel de cobre (o anel velho está
deformado) e é instalado no cárter de óleo. Finalmente, óleo novo pode ser
abastecido de acordo com a quantidade prescrita. É aconselhável ,
entretanto, não abastecer a quantidade total de óleo novo de uma só vez
mas ligar o motor antes do último quarto de litro ser colocado no motor de
forma que o filtro de óleo possa ser gradualmente enchido de óleo. Depois
de um curto período de tempo (aprox. 5 minutos) a quantidade de óleo
deverá ser controlada e provavelmente completada. Este método
¨cuidadoso¨ é recomendável por dois motivos:
1. Com esse método o motor não é ligado com óleo demais (aprox.
0,5 litros são sugados pelo novo filtro vazio durante a primeira
partida).
2. É possível que haja muito óleo no motor depois de abastecer com
a quantidade prescrita. A razão é que durante a operação o óleo se
acumula nas paredes do motor o qual não é totalmente drenado e
permanece no motor. Se depois a quantidade prescrita é abastecida
a carga de óleo sobe, incluindo o óleo velho.
40. 38Treinamento Básico • Motor
As funções do arrefecimento do motor são:
• Arrefecimento do motor para manter a temperatura permissível
dos componentes: a meta é uma temperatura constante do líquido
de arrefecimento, dentro de um estreito limite e dessa forma
também manter a temperatura do motor.
• Equilíbrio de temperatura do óleo do motor e da caixa de
mudanças.
• Proporcionar calor para o aquecimento do interior do veículo.
Pode ser diferenciada a utilização do meio de arrefecimento:
• Arrefecimento com ar
No caso de arrefecimento utilizando somente ar é utilizada uma
construção através de corrente de ar e / ou ventilador.
• Arrefecimento por líquido
Esse é o melhor e quase exclusivo modo de arrefecimento de
motor. O arrefecimento tem lugar através de uma mistura de água
que é bombeada pelo circuito de arrefecimento através de uma
bomba de circulação.
Elementos de arrefecimento do motor
O circuito de arrefecimento consiste do circuito do líquido de
arrefecimento, radiador, reservatório de expansão do líquido de
arrefecimento, ventilador do radiador, e termostato.
AT_20_0002
Arrefecimento do motor
41. 39Treinamento Básico • Motor
Circuito do líquido de arrefecimento
O circuito do líquido de arrefecimento consiste do circuito principal e do
circuito curto.
• O circuito curto consiste do circuito do líquido de arrefecimento
no bloco do motor, trocador de calor para a calefação do
compartimento interno do veículo e eventualmente tubulação de
líquido de arrefecimento para o alternador, turbo compressor
acionado por gás de descarga, etc.
• O circuito principal consiste do circuito curto, do radiador
incluindo o reservatório de expansão.
O líquido de arrefecimento
É utilizado como líquido de arrefecimento uma mistura de água potável e
aditivo (Etileno glicol). A proporção de aditivo vai de 30% até acima de 50%.
O aditivo eleva a temperatura de ebulição da mistura e proporciona uma
proteção segura contra corrosão.
O radiador
O radiador consiste de duas caixas de água. Estas são produzidas em peça
única de poliamida reforçada com fibra de vidro. Entre elas flui o líquido de
arrefecimento através de tubos finos. O radiador está conectado ao
cabeçote e ao bloco do motor através de mangueiras.
Para melhorar o arrefecimento os tubos possuem diversas lamelas, guelras
e ondulações de arrefecimento.
Reservatório de expansão do líquido de arrefecimento
Diferenças em temperatura e pressão levam o líquido de arrefecimento à
expansão ou contração. O reservatório de expansão do líquido de
arrefecimento pode equalizar essas diferenças em funcionamento. Isso é
necessário para um serviço seguro.
Ventilador do Radiador
Mesmo estando em baixa velocidade, é necessário proporcionar alta
energia de arrefecimento nos veículos e, adicionalmente, por essa razão o
radiador precisa ser ventilado. Para essa finalidade existe um ventilador
entre o radiador e o motor. O acionamento desse ventilador pode tanto ser
elétrico como mecânico por meio do motor utilizando correia trapezoidal. O
ventilador é regulado de acordo com a velocidade do líquido de
arrefecimento ( ventilador acionado pelo motor ). Algumas vezes também
adicionalmente pela velocidade de marcha do veículo através da eletrônica
do motor. No caso de acionamento elétrico, um interruptor termostato ou a
eletrônica do motor coloca o ventilador em ação, no caso de acionamento
mecânico isso é feito por acoplamento viscoso.
42. 40Treinamento Básico • Motor
Funcionamento do arrefecimento por água
Diversos canais de arrefecimento com o líquido de arrefecimento dentro
deles correm pelas paredes do cabeçote e do bloco do motor. O líquido de
arrefecimento precisa estar sempre em movimento para misturar líquido de
arrefecimento mais quente com o mais frio. Uma bomba de água acionada
pela árvore de manivelas por meio de correia trapezoidal realiza esse
processo. O calor indesejável é transferido para a atmosfera por meio do
radiador enquanto o líquido de arrefecimento passa pelo radiador. Depois o
líquido de arrefecimento flui de volta para o circuito nos canais de
arrefecimento.
Estritamente falando, em princípio, pode haver dois estados distintos de
operação de arrefecimento:
• Por um lado, o estado de operação, enquanto o motor ainda não
atingiu a sua temperatura de serviço depois de uma partida a frio.
No texto que segue este estado é chamado ¨estado operacional 1¨.
• Por outro lado, o estado de operação quando o motor atingiu a sua
temperatura de serviço, ou uma temperatura de serviço que é muito
alta. No texto que segue este estado é chamado “estado operacional
2”.
Como reage o sistema de arrefecimento nesses dois estados
operacionais?
O termostato é o elemento regulador no motor. Ele pode tanto ser
produzido com função de termostato de expansão de cera ou com
termostato de mapa de programa. No texto que segue são explicadas
as funções dos termostatos em relação aos dois estados
operacionais.
• Estado operacional 1
O termostato está fechado, isto é, o líquido
de arrefecimento que é movido pela bomba
de água somente circula pelo circuito curto.
Isso é para que o aquecimento do motor
seja atingido rapidamente (baixo desgaste,
baixo ruído menos emissão de poluentes,
etc.) e para a obtenção rápida da
temperatura interna desejada.
• Estado operacional 2
A partir de certa temperatura do líquido de
arrefecimento (ponto de referência) a cera
dentro do termostato se torna fluida e o
termostato começa a abrir. A partir desse
ponto o líquido de arrefecimento circula
adicionalmente através do radiador. Através
desse procedimento é obtida uma queda na
temperatura do líquido de arrefecimento.
Assim que a temperatura do líquido de
arrefecimento se aproxima outra vez do
ponto de referência o termostato começa a
fechar novamente. Esse processo de regulação
repete-se permanentemente durante o
funcionamento.
AT_20_0001.1
AT_20_0001.2
43. 41Treinamento Básico • Motor
INSTRUÇÕES DE MANUTENÇÃO
A respeito do líquido de arrefecimento
O controle da quantidade do líquido de arrefecimento pode ser feito
diretamente olhando o reservatório de expansão. Marcas de
Mínimo/Máximo estão inscritas nele. No provável caso de
reabastecimento, é preciso prestar atenção à correta mistura do
aditivo com água (proporção: aprox. 1:1).
Com o tempo de operação, pode diminui o poder de arrefecimento e
anti-corrosão do líquido de arrefecimento. Portanto, é necessário em
determinados intervalos de manutenção, determinar a concentração
de aditivo por meio de um densímetro (hidrômetro). Esse densimetro
possui um fole (bulbo). Para sugar líquido para dentro do dispositivo,
é necessário primeiro pressionar o fole bulboso. Então o liquido é
sugado para dentro do densimetro ao soltar lentamente o fole.
Agora a densidade pode ser facilmente lida no indicador do
densimetro.
No caso de concentração insuficiente de aditivo, parte do líquido de
arrefecimento pode ser esgotado pelo radiador ou soltando uma
abraçadeira na mangueira de conexão entre o radiador e o bloco do motor
(mangueira inferior). Então pode ser adicionado aditivo.
Dependendo do tipo de veículo, pode estar prescrita uma troca do líquido
de arrefecimento em algum intervalo de manutenção. Para executar esse
processo leia o texto acima. O sistema de arrefecimento é então abastecido
com líquido de arrefecimento novo e o sistema precisa ter o ar purgado
seguindo as instruções do fabricante.
Se o motor não atingir a sua temperatura de serviço (indicações para esse
caso por meio de registro de temperatura ou devido ao fraco poder de
aquecimento) ou se o motor tende a sobre-aquecer então o motivo pode
ser um termostato ¨preso¨. Então o termostato ficou preso tanto na
posição “aberta” ou “fechada”.
Pode haver outras razões para super-aquecimento:
• ventilador do radiador defeituoso,
• vazamento no sistema de arrefecimento,
• fluxo do líquido de arrefecimento está bloqueado,
• bomba de água danificada,
• correia trapezoidal quebrada (bomba de água inoperante),
• junta de cabeçote defeituosa (líquido de arrefecimento escapa
para dentro da câmara de combustão ou para fora do motor).
45. 43Treinamento Básico • Motor
Definição
Pressão de compressão é a pressão no cilindro. A medição da pressão de
compressão proporciona informação a respeito da vedação da câmara de
combustão. O dado obtido na medição da compressão é a pressão máxima
de compressão. Essa medição é requerida quando o motor não funciona
mais com a suavidade normal ou o seu desempenho é insuficiente.
Desempenho insuficiente de motor pode também ter as seguintes causas:
• anéis de êmbolo defeituosos,
• camisa de cilindro desgastada,
• vazamento nos assentos das válvulas.
Obtenção de dados de medição da pressão de compressão: Com a ajuda
deste dispositivo, a pressão de compressão é registrada num relatório de
teste. O relatório de teste proporciona informação gráfica sobre a pressão
de compressão de cada cilindro.
Funcionamento
O processo de medição de pressão de compressão tem lugar da seguinte
forma:
• O motor deve estar em temperatura de serviço.
• No caso de ignição transistorizada, o conector central precisa ser
removido do dispositivo de comando para evitar a sua danificação.
• Os conectores das velas de ignição são removidos das velas de
ignição.
• Todos os cilindros / elementos incandescentes / todos os bicos
injetores (injeção de óleo Diesel) precisam ser removidos.
• Então o dispositivo de medição de pressão de compressão é
aparafusado no furo disponível que deverá estar aberto.
• A pessoa toma assento no lugar do motorista, aciona totalmente o
pedal acelerador e tenta dar partida no motor com a chave. Agora o
tempo de acionamento do motor deve ser contado.
Aproximadamente 5 segundos deverá durar o processo de medição.
• Então o dispositivo de medição de pressão de compressão é
transferido para o próximo cilindro. O mesmo processo é realizado
em todos os cilindros.
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Medição da pressão de compressão
46. 44Treinamento Básico • Motor
O dispositivo de medição da pressão de compressão registra a pressão de
compressão para todos os cilindros na unidade ¨bar¨.
Existem limites mínimos (limites de desgaste) prescritos pelo fabricante do
veículo. Agora, os dados medidos podem ser comparados com os limites
mínimos.
Normalmente, a pressão de compressão diminui conforme aumenta a
rotação do motor. Os dados para cada cilindro devem ser medidos do
modo mais uniforme possível. A diferença máxima de pressão permitida
num motor em temperatura de serviço não deve ultrapassar os índices
indicados abaixo:
• Motores a gasolina: - 1,5 bar,
• Motores Diesel: - 3,0 bar.
47. 45Treinamento Básico • Motor
Verificação da perda de pressão
Se as diferenças dos dados entre cilindros foram muito altas, é possível
fazer uma verificação de perda de pressão para a detecção de outras
falhas.
Na realização desse teste a câmara de combustão é pressurizada com ar
comprimido a uma pressão entre 6 e 10 bar.
Neste caso, o motor também deverá estar em temperatura de serviço
(aproximadamente 80 C). O êmbolo do cilindro deverá ser colocado no PMS
de ignição. Isso pode ser feito tanto pela graduação indicada no
amortecedor de vibração da árvore de manivelas ou com o uso de um
detector de PMS.
Então o motor precisa ser bloqueado. Veículos com caixa de mudanças
manual são bloqueados com o engate de uma marcha e a aplicação do freio
de estacionamento. Outra possibilidade é fixar a árvore de manivelas com
um dispositivo de bloqueio (prestar atenção às instruções do fabricante).
Através dispositivo de teste de perda de pressão, a câmara de compressão
é agora enchida com ar comprimido.
A perda de pressão indicada é uma medida da impermeabilidade da câmara
de compressão. Ela pode ser lida em porcentagem no dispositivo de
medição.
Uma perda lenta de pressão de até 25% é permissível mas, a diferença dos
dados medidos entre cilindros não deve ser maior que 10%.
Se o ar comprimido é soprado para o coletor de admissão ou para o
sistema de escapamento então as respectivas válvulas estão vazando. Se a
pressão escapa para o cárter de óleo (ruídos na vareta de óleo ou no bocal
de abastecimento de óleo) os anéis do êmbolo não vedam mais.
Bolhas de ar no sistema de arrefecimento podem ter como causa o
vazamento na junta de cabeçote.
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Edição: 05/2008
