03. Motor
O que é um motor?
Por definição, um motor é um dispositivo capaz de transformar qualquer tipo de energia em energia mecânica. O motor pode ser elétrico ou térmico.
No motor elétrico, uma bateria ou rede externa fornece energia elétrica para o motor transformá-la em energia mecânica. A produção de veículos com motor elétrico tem aumentado em todo o mundo, mas ainda são minoria.
A grande maioria dos veículos em circulação usam motor térmico, que transforma a energia resultante da queima de combustíveis em energia mecânica. Os motores térmicos podem ser de 2 tipos:
- Motor térmico a vapor
- Motor térmico de combustão interna
Motor térmico a vapor
A queima de combustíveis sólidos ou líquidos acontece num local separado do motor (fornalha).
O vapor gerado na fornalha é levado ao motor para colocá-lo em funcionamento.
Este motor era utilizado em veículos antigos, como as locomotivas de trem.
Motor térmico de combustão interna
É uma máquina termodinâmica que transforma a energia liberada pela reação química da mistura do ar com o combustível em energia mecânica para impulsionar o veículo.
O processo de queima (ou combustão) acontece dentro do motor, que funciona em ciclos. Podem ser usados como combustível: carvão, óleo, gás, gasolina, álcool. É o tipo de motor mais usado nos veículos atuais.
O motor térmico de combustão interna também é chamado de motor de explosão.
Antes de entender o funcionamento do motor, é importante conhecer primeiro suas partes fixas e móveis e também alguns conceitos, como ciclos e tempos do motor.
Quais são as partes fixas do motor?
Bloco de cilindros ou do motor
O bloco do motor aloja os cilindros (são encaixados nos furos), os canais de refrigeração e de lubrificação. Nele também são afixados alguns dos sistemas auxiliares do motor.
É a maior e mais pesada das peças do conjunto do motor. O bloco é feito com material resistente a altas temperaturas, geralmente ferro fundido ou alumínio.
Dica para não errar Uma pergunta comum para a matéria de Mecânica Básica é:
Qual é a parte mais pesada do motor?Marque sem bobear a resposta certa: bloco do motor.
Cilindros ou camisas
São tubos cilíndricos que se encaixam no bloco do motor e por onde os pistões (ou êmbolos) se deslocam. O diâmetro interno do cilindro e o curso do pistão definem o volume do motor (cilindrada).
São nos cilindros que a mistura ar e combustível é admitida e queimada. São feitos de aço e, para suportar a alta temperatura gerada do processo de combustão, devem ser refrigerados a ar ou água.
O mais comum nos veículos motorizados em circulação no Brasil é o motor com 4 cilindros.
Cabeçote
O cabeçote é a peça que se encaixa na parte de cima do bloco do motor. É feita com metais mais leves (geralmente alumínio), sendo composta pelas válvulas de admissão e escape.
Para cada cilindro do motor, há uma dupla de válvula. Pela válvula de admissão entra o combustível e pela de escape saem os resíduos da queima do combustível.
O nome “cabeçote” vem da palavra “cabeça”, e isso já sugere que é um componente do motor que fica por cima.
Cárter
O cárter é a peça que fecha o fundo do motor e que serve principalmente como reservatório do óleo lubrificante.
Possui um orifício (pequeno buraco) pelo qual é feita a troca do óleo.
Mancais fixos
São peças fabricadas em ligas metálicas especiais, fixadas na parte inferior do bloco do motor, próximo ao cárter.
Os mancais fixos têm como função prender a árvore de manivelas (ou virabrequim), que é uma das peças móveis ao bloco do motor.
Mancais móveis
Também conhecidos como mancais de bielas, servem para prender as bielas à árvore de manivelas (ambas são partes móveis do motor).
Juntas de vedação
Vedam hermeticamente (isto é, fecham completamente) as partes do motor. Existem juntas especiais para cada tipo de vedação.
São feitas de materiais diversos, de acordo com sua função, como: amianto, ligas metálicas, cortiça, plástico e papéis especiais.
Quais são as partes móveis do motor?
Pistão (ou êmbolo)
O êmbolo se desloca para cima e para baixo dentro do cilindro do motor. A pressão produzida pela queima do combustível pressiona os êmbolos e os coloca em movimento.
O termo mais utilizado na prova teórica é “êmbolo”.
O trajeto do êmbolo no interior do cilindro é chamado de “curso do êmbolo” e seus pontos mais importantes são: o ponto morto superior (PMS) e o ponto morto inferior (PMI).
O êmbolo é um cilindro com a parte superior mais estreita (de menor diâmetro) para compensar a dilatação causada pelo calor.
Na cabeça do êmbolo há ranhuras nas quais se encaixam os anéis de segmento. Os anéis ajustam a espessura do êmbolo às paredes do cilindro, evitando a perda de compressão e a queima do óleo lubrificante.
O pino do êmbolo é a peça que acopla o êmbolo à biela. Ele é feito de aço e é retido por uma presilha para aguentar a intensa movimentação.
Os anéis de segmento e pinos do êmbolo não são cobrados em prova. Porém, é importante saber que eles fazem parte do conjunto do êmbolo e que funções eles cumprem.
Biela
A biela é uma peça de ligação entre o pistão e a árvore de manivelas.
As bielas possibilitam a transformação dos movimentos retilíneos dos êmbolos em movimento de rotação contínua da árvore de manivelas.
Árvore de manivelas (ou virabrequim)
A árvore de manivelas (também chamada de virabrequim) é o eixo central do motor que coordena seu tempo de funcionamento. Também exerce a função de acionar os sistemas auxiliares do motor.
O virabrequim é fixado ao bloco do motor pelos mancais fixos. É a peça que, através do movimento giratório das bielas, recebe os impactos da explosão do motor e gera energia para o volante do motor.
Volante do motor
O volante do motor é um disco de metal, de formato circular, preso na ponta da árvore de manivelas e que serve como contrapeso, garantindo o equilíbrio do seu movimento.
A função do volante do motor é transferir a potência gerada no motor ao sistema de transmissão. Nele, estão conectados o conjunto de embreagem e a peça de acoplamento com o motor de partida.
Eixo de comando de válvulas
É o eixo que comanda a abertura e fechamento das válvulas de admissão e escape do cabeçote.
Quais são os tipos de disposição dos cilindros nos motores utilizados pelos veículos?
Nos motores veiculares, os cilindros podem estar dispostos de 3 formas no bloco do motor:
Motor em linha: os cilindros ficam alinhados, é o mais comum.
Motor em V: os cilindros estão em direções diferentes, posicionados em V, é mais comum em motores de 6 cilindros.
Motor em oposição (ou motor boxer): nele, os pistões trabalham em direções opostas e de forma alternada.
Qual é a diferença entre motores de ciclo Otto e ciclo Diesel?
Os motores térmicos de combustão interna comumente usados em veículos podem funcionar de acordo com:
Ciclo Otto
Ciclo Diesel
Ciclo Otto
No motor de ciclo Otto as explosões do combustível ocorrem a partir de uma faísca elétrica, originada pela vela de ignição dentro da câmara de combustão.
A maioria dos veículos automotores que circulam no trânsito brasileiro usam motor de ciclo Otto.
Ciclo Diesel
No motor de ciclo Diesel, a combustão é feita por compressão, não há faísca. No lugar da vela de ignição, há o bico injetor que leva o diesel para dentro da câmara de combustão.
Como é um motor mais pesado, ele consegue comprimir o ar e gerar a partir disso calor suficiente para que o combustível entre em explosão e queima.
O motor de ciclo Diesel leva esse nome em homenagem ao engenheiro que o criou (Rudolf Diesel). Da mesma forma, o motor de ciclo Otto homenageia o seu inventor (Nikolaus Otto).
O que é o tempo do motor?
A cada ciclo, o motor realiza alguns processos sequenciais para receber o combustível, fazer a combustão e liberar o calor que o coloca em funcionamento.
O fim de um ciclo é o começo do outro. O tempo do motor indica a quantidade de giros que o virabrequim (ou árvore de manivelas) do motor realiza para completar um ciclo.
O padrão é o motor de 4 tempos, em que o virabrequim realiza 2 giros completos de 360º (graus), fazendo com que cada um dos pistões subam e desçam 2 vezes (ou seja, realizam 4 movimentos).
No motor de 2 tempos, o virabrequim gira apenas uma vez e realiza o ciclo completo de combustão em 2 tempos. São mais utilizados em motos.
Como é o funcionamento do motor de um veículo?
O motor em funcionamento realiza 4 processos (trabalhos) a cada ciclo.
Nos motores de 4 tempos, cada um desses trabalhos equivale a um tempo (½ giro do virabrequim).
1º tempo: Admissão
A válvula de admissão se abre, o êmbolo desce e a mistura do ar com o combustível é sugada para dentro do cilindro.
Ou seja, o combustível é admitido para o interior da câmara de combustão (motor), por isso é chamado de admissão.
2º tempo: Compressão
A válvula de admissão se fecha, o cilindro sobe e comprime a mistura "ar + combustível" contra o cabeçote.
3º tempo: Explosão
Em um motor de Ciclo Otto, é nesse momento que a vela de ignição emite o centelhamento elétrico (faísca) para queimar a mistura "ar + combustível". A força da explosão empurra o êmbolo novamente para baixo.
4º tempo: Escape
A válvula de escape se abre, o êmbolo sobe mais uma vez e expulsa os resíduos (gases) gerados pela queima do combustível.
Os resíduos são dispersados no sistema de escapamento, recebendo o tratamento devido antes de serem liberados no meio ambiente.
Observe que a cada tempo há 2 pistões descendo (um em admissão e outro em explosão) e 2 pistões subindo (um em compressão e outro em escape).
O motor de ciclo Diesel também realiza os 4 trabalhos, com algumas diferenças:
Na admissão (1º tempo), o êmbolo desce e o motor admite ar puro sem combustível.
Na compressão (2º tempo), o bico injetor leva o diesel para dentro do cilindro enquanto o êmbolo sobe e comprime a mistura "ar + combustível".
Com a explosão (3º tempo), o êmbolo é empurrado para baixo.
Por fim, acontece o escape (4º tempo) com a descarga dos resíduos.
Não se esqueça de que no motor Diesel não há centelha elétrica e nem vela de ignição. A explosão é provocada pela compressão do combustível.
O motor de 2 tempos executa os 4 processos em apenas 1 giro completo da árvore de manivelas:
No 1º tempo acontecem a admissão e a compressão: o pistão sobe admitindo e comprimindo o combustível ao mesmo tempo.
No 2º tempo acontecem a explosão e o escape: o pistão desce com a explosão e descarrega os resíduos.
O que significa retificar o motor?
Retificar o motor é recuperar os cilindros do motor para que ele volte a funcionar perfeitamente.
Com as constantes explosões e sobe e desce dos pistões, os cilindros vão se desgastando com o tempo e o motor precisa ser desmontado e redimensionado.
A "retifica do motor" é um conserto delicado e caro.
Atenção especial para a manutenção da correia dentada que deve ser trocada a cada 40.000 km (quilômetros).
A correia dentada é responsável por sincronizar o eixo de comando das válvulas com a parte inferior do motor. Se ela arrebentar, o motor será danificado e deverá passar por uma "retifica".