GRA1040 - Tecnologias veiculares (Apostila 3)

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TECNOLOGIAS VEICULARESTECNOLOGIAS VEICULARES
SISTEMA DESISTEMA DE
ESTABILIDADE,ESTABILIDADE,
MOTORES EMOTORES E
ARREFECIMENTOARREFECIMENTO
Au to r ( a ) : M e . Fe l i p e D e l a p r i a D i a s d o s S a n to s
R ev i s o r : F l av i o N u m a t a J u n i o r
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Introdução
Olá, caro(a) estudante, seja muito bem-vindo(a) ao nosso estudo sobre
Tecnologia Veicular. Começaremos nossa discussão abordando o sistema
eletrônico de controle de estabilidade. Nessa etapa, iremos entender o que,
de fato, é esse sistema, além das principais características e vantagens
deste. Ainda, veremos que o grande benefício desse sistema está associado
à segurança. Na sequência, iremos mergulhar em tópicos relacionados a
motores de combustão interna, abordando os principais elementos que
compõem o motor a combustão, como: bloco do motor, cabeçote, cárter,
pistão e biela. Veremos a funcionalidade de cada um desses itens. Seguindo
nossa jornada, iremos estudar o sistema de arrefecimento, como a
importância e o funcionamento desse sistema, para que, em seguida,
possamos adentrar nas válvulas de escape e válvulas de admissão,
entendendo seus funcionamentos. Para �nalizar, iremos apresentar um outro
tipo de motor: Wankel. Aqui, veremos vantagens e desvantagens desse
sistema.
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Você já ouviu falar de Electronic Stability Control? Muitos carros apresentam o
botão “ESP” ou “ESC” no painel. Mas você sabe qual a funcionalidade do
botão? Ao acioná-lo, é ativado o sistema de controle eletrônico de
estabilidade, por isso, o nome "Electronic Stability Control” que, em tradução
literal, signi�ca “controle eletrônico de estabilidade”.
O sistema apresenta elevado grau de e�ciência em questão de proteção das
pessoas que ocupam o meio de transporte e é considerado um dos
dispositivos de segurança de maior relevância.
A sigla apresentada (ESP/ESC) pode, também, ser encontrada como “ESP”.
Nesse caso, a tradução literal é: “programa eletrônico de estabilidade”
(Electronic Stability Program). Ou ainda “DSC”, que signi�ca "controle
dinâmico de estabilidade” (Dynamic Stability Control) (WETMORE, 2003).
Que tal, agora, nos aprofundarmos um pouco mais nos componentes do ESP?
Electronic Stability
Control (ESC)
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Mas, a�nal, como funciona o controle de estabilidade? O controle de
estabilidade serve para minimizar a aceleração de um automóvel. Essa
redução da aceleração deve acontecer mesmo se o motorista estiver com o
pé pressionando o máximo do pedal da aceleração. A situação apresentada
ocorre devido ao sistema de aceleração ser integrado, de forma eletrônica,
com a central, permitindo interferência. É possível, por exemplo, que a
redução ocorra em uma única roda, ajudando a evitar a derrapagem dos
carros (MACEY, 2008).
Outro momento em que podemos notar a funcionalidade do controle
eletrônico de estabilidade é quando entramos em uma curva a uma
velocidade maior do que deveríamos. Nesse momento, o carro tenderá a
“rabear”, ou seja, tenderá a derrapar, lateralmente, para o lado de fora da
curva. Nesse caso, o ESC terá seus sensores acionados que irão perceber a
tendência natural do “rabeamento” e evitarão esse processo, trazendo o carro
de volta para a trajetória normal (WETMORE, 2003).
Os motoristas podem acionar e desacionar o controle de estabilidade
presente no painel do carro, conforme apresentado na Figura 3.1 a seguir.
Módulo hidráulico com unidade de comando integrado: esse
sistema é responsável por operar os comandos da unidade de
comando, realizando a regulagem dos freios por meio de
sinais de válvulas solenoides. Seu funcionamento se
assemelha ao que acontece entre o cilindro mestre e o cilindro
de rodas.
 
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Figura 3.1 - Botão de acionamento do ESP
Fonte: stlynx / 123RF.
#PraCegoVer: a imagem contém um botão presente no painel do carro. O botão
apresenta a escrita “ESP OFF” e uma luz vermelha de acionamento que indica
quando a função está acionada ou desativada.
Contudo não é porque o carro possui um controle de estabilidade avançado
que podemos abusar. A função ESP possui determinadas limitações. Se
houver um excesso muito grande de velocidade ao entrar em uma curva, por
exemplo, o controle de estabilidade não será su�ciente para colocar o carro
de volta no caminho. Infelizmente, a funcionalidade ESP ainda não é
obrigatória no Brasil, ao contrário de países europeus como Alemanha e
Suíça.
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Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
O sistema eletrônico de estabilidade é um dispositivo que realiza uma
análise da rotação de cada uma das rodas presentes no veículo e, levando
em consideração a velocidade, ele realiza uma tomada de decisão em
relação ao acionamento do freio e à correção de trajetória do veículo,
garantindo maior segurança para o motorista e para os passageiros.
Com base no seu conhecimento a respeito dos componentes que formam
um sistema de controle eletrônico de estabilidade, leia as a�rmações abaixo
e assinale a única correta.
a) Módulo hidráulico com unidade de comando integrado: esse
sistema é responsável por realizar a medição/averiguação da
velocidade do veículo.
b) Sensor de velocidade de rodas: é o elemento responsável por
registrar toda a movimentação do veículo ao redor do seu eixo
vertical.
c) Sensor de ângulo de direção: é responsável por operar os
comandos da unidade de comando, realizando a regulagem dos
freios por meio de sinais de válvulas solenoides.
d) Sensor Yaw e de aceleração lateral: é o componente responsável
por realizar a medição da posição do volante de forma angular.
e) Assistente hidráulico de frenagem: esse mecânico é acionado em
caso de emergência e está presente nos carros mais modernos.
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A partir de agora, iremos discutir os motores que fazem parte da
movimentação de um carro. O motor é uma máquina que realiza a conversão
de energia em trabalho mecânico, mais especi�camente, realiza a
transformação de energia calorí�ca (energia térmica) em energia mecânica
(trabalho mecânico).
É importante lembrar que, para que a combustão aconteça, são necessários
três elementos.
Fundamentos dos
Motores de
Combustão Interna
 Combustível Calor Ar
um combustível (elemento que será queimado, como o etanol ou a gasolina).
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Na Figura 3.2, a seguir, é apresentado um esquema dos elementos e fases
necessárias para resultar na produção do movimento (energia mecânica).
Figura 3.2 - Esquema para produção de trabalho
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta uma ordem de processos. Tudo inicia na
soma de três fatores: combustível, calor e ar. A soma dos elementos leva à
segunda etapa, com uma seta indicando para baixo, para o segundo processo,
em que chegamos à combustão. A partir da combustão há outra seta para baixo
indicando mais uma etapa, agora estamostratando da geração de Energia
térmica. Por �m, após outra �echa de �uxo para baixo, chegamos na última
etapa. Após a geração da energia térmica temos a sua conversão em energia
mecânica que resulta no trabalho mecânico.
A combustão pode ser classi�cada quanto ao tipo de motor atuante. Nesse
caso, podemos falar de alguns tipos.
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Combustão externa: máquinas a vapor.
A máquina a vapor é um tipo de tecnologia pouco utilizada atualmente para
os automóveis. Contudo teve papel fundamental na Primeira Revolução
Industrial, época em que foi criada e que deu origem aos automóveis. A
Figura 3.3 a seguir ilustra o funcionamento de uma máquina a vapor, na qual
ocorre a queima de um �uido e o vapor gerado realiza a movimentação do
motor (MORAN et al., 2013).
Figura 3.3 - Máquina a vapor
Fonte: CBT (1982, p. 18).
#PraCegoVer: a �gura apresenta uma máquina de vapor que é constituída por um
recipiente onde ocorre a queima do combustível. Abaixo do recipiente há um local
onde deve ser provocado o fogo, na imagem é apresentado como uma fogueira.
Acima do recipiente há uma tubulação que irá utilizar da fumaça/calor
proveniente da queima para realizar a movimentação do motor.
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Combustão interna: de pistão.
Motores de combustão interna são, atualmente, o tipo mais utilizado na
movimentação de automóveis. São máquinas térmicas que podem trabalhar
de diferentes formas a depender do ciclo que será trabalhado. Quanto ao
ciclo, os principais são (MORAN et al., 2013):
ciclo de Otto (a gasolina e a etanol);
ciclo a diesel;
ciclo a óleo diesel de êmbolo rotativo: Wankel.
Independente de qual for o ciclo, o princípio de funcionamento é,
basicamente, o mesmo e envolve admissão do ar, contato com combustível,
injeção de calor, queima da mistura e liberação da fumaça. Veja a seguir, na
Figura 3.4, uma ilustração do processo brevemente comentado em um motor
de combustão interna (MORAN et al., 2013).
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Figura 3.4 - Motor de combustão interna
Fonte: Adaptada de pattarawit / 123RF.
#PraCegoVer: a �gura apresenta um pistão de formato cilíndrico. O êmbolo do
pistão, também de formato cilíndrico, está afastado da parte superior pois há
uma mistura de combustível, calor e ar ocupando o espaço entre o êmbolo e a
parede. Na �gura é apresentado ainda a válvula de admissão do ar e de escape
do resíduo proveniente da queima.
Em suma, como o próprio nome sugere, os motores de combustão interna
realizam a queima de forma interna. Esse tipo de tecnologia é constituído por
elementos como: pistão, virabrequim, cabeçote, válvulas, dentre outros. A
seguir, veremos com maiores detalhes os principais elementos.
I) Bloco
O bloco do motor é responsável por compor a maior parte do próprio motor e
funciona como uma sustentação para encaixe e apoio de todos os outros
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elementos. É no bloco de motor que iremos encontrar localizados os
cilindros, por exemplo. Os blocos são, geralmente, fabricados a partir de ferro
fundido ou ligas para garantir melhores propriedades. A Figura 3.5 a seguir
apresenta a ilustração de um bloco de motor (MORAN et al., 2013).
Figura 3.5 - Bloco de motor
Fonte: Cardille (2009, p. 22).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um bloco de motor. É um bloco maciço que
apresenta um formato retangular com a parte central um pouco mais �na do que
as extremidades. O bloco contém vários detalhes de furação para receber
parafusos, tubos e mangueiras. Os furos estão presentes em todas as laterais e
apresentam diferentes diâmetros. O bloco apresenta ainda uma junta na parte
superior para garantir a vedação do bloco e o cabeçote do motor.
II) Cabeçote
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O cabeçote, como o nome sugere, é a cabeça de algum outro elemento, no
caso, o motor. Serve como uma tampa para fechar o bloco em sua parte
superior. A união entre cabeçote e bloco é, normalmente, realizada por
parafusos. Sua fabricação, na maioria das vezes, ocorre a partir do mesmo
material do bloco. Vale destacar que, para garantir a integridade interna do
bloco, há uma vedação entre o bloco e o cabeçote. Veja, na Figura 3.6, uma
ilustração representando o cabeçote com a junta (WETMORE, 2003).
Figura 3.6 - Representação de um cabeçote
Fonte: Cardille (2009, p. 22).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um cabeçote. É um elemento maciço cheio
no formato retangular. Apresenta detalhes de furação em todas as faces que
servem para conexões ligadas a outros elementos. Junto ao cabeçote temos
ainda, localizado mais acima, a presença de uma junta para vedação da parte
superior. Essa junta é um “contorno” da peça. Acima da junta temos ainda uma
tampa de válvula, que, junto com a junta, realiza a vedação de todo o cabeçote. A
tampa possui o mesmo formato que a junta com alguns furos para conexões.
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III) Cárter
Esse elemento é responsável por realizar o fechamento na parte inferior do
bloco. O cárter serve, também, como um depósito para o óleo lubri�cante do
motor que, porventura, pode vazar. O vazamento pode ser prejudicial ao meio
ambiente, uma vez que pode contribuir para a poluição do solo. Sua
fabricação ocorre, normalmente, com uma chapa de alta dureza, e o processo
de produção utilizado é o de prensagem. Na Figura 3.7, é possível observar a
descrição fornecida a respeito do cárter (SOUZA, 2016).
Figura 3.7 - Cárter
Fonte: CBT (1982, p. 19).
#PraCegoVer: a imagem apresenta o cárter. É um elemento em formato de
semicilíndrico e de corpo alongado. Este elemento apresenta juntas para ligação
com outros elementos e encontra-se localizado nas faces do semicilindro. As
juntas possuem o formato do contorno da peça.
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IV) Pistão (êmbolo)
O pistão é um dos elementos mais conhecidos quando tratamos do
funcionamento de um motor de combustão. Sua fabricação, geralmente,
ocorre a partir de ligas de alumínio e apresenta uma geometria cilíndrica na
maioria das vezes. Além disso, ele pode apresentar dois tipos de anéis
(FILIPPO FILHO, 2014).
Anéis de vedação: próximos da parte superior do corpo e realizam a
vedação no contato com outros elementos.
Anéis de lubri�cação: próximos da parte inferior do pistão e são
responsáveis por realizar a lubri�cação das paredes do cilindro.
SAIBA MAIS
O pistão, presente dentro dos cilindros, realiza
um movimento de sobe e desce. Ao descer, ele
libera espaço para a mistura de ar e combustível
entrar. Na sequência, o pistão sobe,
comprimindo a mistura, aumentando a
temperatura e provocando a queima desta com
o auxílio de uma ignição. A queima irá ocasionar
a movimentação do pistão para baixo
novamente, iniciando todo o ciclo.
Para saber mais, acesse o vídeo a seguir:
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O pistão é conectado à biela, por meio de um pino que, normalmente, é
fabricado a partir de aço cementado. A Figura 3.8 apresenta a representação
de um pistão com os elementos citados.
Figura 3.8 - Pistão
Fonte: CBT (1982, p. 19).
#PraCegoVer: a imagem apresenta diversos elementos.A começar pelo
elemento central que é o pistão (êmbolo no formato cilíndrico com furo passante
central). Acima do pistão é apresentado o anel de lubri�cação e o anel de
vedação, ambos no formato circular. A parte interna do pistão recebe o nome de
câmara de combustão. Além disso, o corpo do pistão contém um furo na parede
onde deve ser encaixado um pino junto a um anel elástico (trava) que também se
encontra presente na imagem próximo ao furo de encaixe.
A S S I S T I R
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V) Biela
A biela é responsável pela conexão entre um pistão e um virabrequim. A
fabricação dela, comumente, ocorre a partir do aço forjado; além disso, o
corpo pode ser dividido em três partes: cabeça, corpo e pé. A cabeça se
conecta ao pistão por meio do pino. Já o pé se conecta ao virabrequim por
meio de um material antifricção, conhecido como bronzina ou casquilho,
conforme ilustrado na Figura 3.9. A biela é responsável por transformar um
movimento retilíneo em movimento rotativo (FILIPPO FILHO, 2014).
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Figura 3.9 - Biela
Fonte: CBT (1982, p. 20).
#PraCegoVer: a imagem apresenta uma biela. Este elemento possui um corpo
retangular com as extremidades circulares. Cada extremidade circular apresenta
um furo passante central. Uma das extremidades apresenta um diâmetro maior,
recebe o nome de Pé, e deve ser encaixado a bronzina, um anel metálico
bipartido. A outra extremidade, de diâmetro menor, recebe o nome de cabeça e
apresenta uma bucha para encaixe, também no formato de anel.
VI) Virabrequim
O virabrequim pode ser também chamado de girabrequim, ou ainda de árvore
de manivela. Ele é um elemento produzido a partir do aço forjado ou fundido.
Esse elemento é caracterizado pela presença de dois tipos de mancais: os
mancais excêntricos, que se conectam nas bielas, e os mancais de centro,
que realizam a sustentação do virabrequim ao bloco. A Figura 3.10 apresenta
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um virabrequim, em que é possível notar os dois tipos de mancais citados
(MACEY, 2008).
Figura 3.10 - Representação de um virabrequim
Fonte: Cardille (2009, p. 23).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um virabrequim em sua posição de
funcionamento. O virabrequim é um elemento que lembra um parafuso e
apresenta um corpo cilíndrico e cabeça chata. A cabeça recebe o nome de
“volante” e é uma engrenagem com dentes retos. Ao longo do corpo, temos
vários mancais excêntricos que apresentam o formato de círculos. Além disso,
no meio do corpo, temos a indicação de um mancal de centro. Todo esse
conjunto está na posição de funcionamento dentro de um motor.
VII) Válvulas
As válvulas são elementos característicos dos motores de combustão.
Existem dois tipos de válvulas, sendo elas: válvulas de escape e válvulas de
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admissão. O acionamento de ambas as válvulas ocorre por meio de um
sistema de comando de válvulas (MACEY, 2008).
A movimentação do virabrequim realiza a movimentação do eixo de comando
das válvulas com o auxílio de uma engrenagem. Além disso, o eixo de
comando das válvulas é conectado, por meio de uma vareta, ao eixo dos
balancins, responsável por realizar o acionamento das válvulas (MACEY,
2008).
O movimento do pistão controla a abertura ou o fechamento das válvulas e
está diretamente relacionado ao ponto de injeção. Assim, o trabalho em
conjunto dos elementos citados proporciona o funcionamento perfeito do
motor. A Figura 3.11 abaixo ilustra as válvulas e seus elementos de apoio
citados (MACEY, 2008).
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Figura 3.11 - Representação do sistema de válvulas
Fonte: CBT (1982, p. 21).
#PraCegoVer: a imagem apresenta as válvulas juntamente com seus elementos
de apoio. As válvulas estão associadas a um pistão (corpo cilíndrico). Acima das
válvulas, encontra-se localizado o eixo dos balancins juntamente com o balancim.
Os eixos apresentam formato cilíndrico enquanto os balancins apresentam o
formato de uma alavanca. Este elemento (balancim) por sua vez se conecta a
varetas, de formato de haste, que estão ligadas à árvore de comando de válvulas.
As varetas apresentam grande comprimento e em seu �nal, fazendo a conexão
entre a árvore e a haste, temos o tucho onde as varetas são encaixadas e o
ressalto onde o tucho se conecta com a árvore.
As engrenagens citadas anteriormente, e presentes na Figura 3.11,
necessitam de um aprofundado estudo de relação. Por exemplo, se a relação
for de 1:2, quer dizer que a cada uma rotação da árvore de manivelas teremos
meia rotação da árvore de comando das válvulas (BOSCH, 2005).
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Tipos, Características, Funcionamento,
Arrefecimento e Lubrificação
Agora, vamos estudar sobre tipos, características, funcionamento,
arrefecimento e lubri�cação. O sistema de arrefecimento do motor de um
carro apresenta papel fundamental para o bom funcionamento do veículo,
pois ele é o responsável por garantir a temperatura adequada (WETMORE,
2003).
Sabemos que as tecnologias tendem a não trabalhar bem em elevadas
temperaturas devido ao superaquecimento no motor. Por essa razão, uma vez
que estejamos realizando o correto controle da temperatura do sistema
(temperatura de operação), estamos garantindo maior vida útil aos
equipamentos e acessórios envolvidos (WETMORE, 2003).
Fonte: bhakpong /
123RF.
Mas a�nal, como o sistema de arrefecimento funciona? Bom, tudo começa
na bomba d’água que promove a circulação do �uido refrigerante presente no
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radiador. O �uido percorre todas as galerias internas do motor, retirando o
calor gerado no processo e realizando a dissipação para o meio.
Nesse momento, entram as válvulas termostáticas, as quais possuem a
função de controlar o �uxo do �uido dentro do sistema de refrigeração. Esse
processo é necessário, pois parte do �uido está ganhando calor e outra parte
está perdendo calor no radiador, aguardando a abertura da válvula
termostática, para que possa haver a entrada no motor e realizar o
“empurramento” da água quente, dando passagem para a água fria,
provocando o resfriamento do motor. Esse ciclo ocorre em looping toda vez
que houver aquecimento do �uido do radiador até uma determinada
temperatura a ponto de realizar o acionamento da válvula (FILIPPO FILHO,
2014).
Apesar de o sistema, teoricamente, funcionar de forma ideal, na vida real,
podemos ter alguns problemas nesse sistema de arrefecimento, gerando o
superaquecimento. É válido destacar que, quando algo não está indo bem,
muitas vezes, é sinalizado pelo nosso carro. Por exemplo, temos a luz de
advertência vermelha no painel, o medidor de temperatura chegando ao limite
máximo e a fumaça saindo do capô (FILIPPO FILHO, 2014).
Realizar um percurso com o motor em elevada temperatura, além do limite,
poderá ocasionar a deformação permanente dos cilindros, o que,
consequentemente, poderá dani�car o radiador, cabeçote e, ainda, acabar
impactando as válvulas de expansão e de admissão, assim como os pistões
(FILIPPO FILHO, 2014).
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Fonte: pichitstocker / 123RF.Outro problema que pode surgir está relacionado com a presença de
impurezas nas canaletas do radiador. Esse depósito de impurezas pode
prejudicar o sistema, causando entupimento das vias. É possível citar, ainda,
problemas que podem ocorrer na ventoinha, que, por diversas razões
mecânicas, tem o funcionamento impedido, contribuindo para a elevação da
temperatura do motor.
Também, há a tampa do radiador, elemento já estudado ao longo desta
unidade. Se a tampa estiver dani�cada, não poderemos garantir pressão
su�ciente em toda a linha de arrefecimento do motor. Dessa forma, o �uido
irá aquecer ao ponto de evaporar sem seguir pela linha, in�uenciando no
baixo rendimento do motor (WETMORE, 2003).
Foi apresentado que, a junta do cabeçote é o acessório responsável por
realizar a vedação dos cilindros. Caso a junta se rompa, haverá a passagem
Mas o que pode levar ao superaquecimento?
V E R M A I S
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do �uido do radiador para os cilindros (local de combustão), que poderá
culminar em acidentes.
Além disso, a bomba d’água é outro elemento de atenção. O mau
funcionamento pode impedir o �uxo regular do �uido entre o sistema de
arrefecimento e o motor.
O abuso de carregamento de peso e a elevada aceleração também podem
prejudicar seu veículo, a ponto de ele apresentar problemas de arrefecimento.
Vale o destaque também para a troca de óleo lubri�cante e a utilização do
�uido refrigerante correto, que poderão evitar ações corrosivas, controlar a
faixa de temperatura de operação do motor, assim como prevenir o
congelamento em temperaturas muito baixas e elevar o ponto de evaporação
da água, além de proteger e garantir maior vida útil aos acessórios
relacionados, como a válvula termostática e a bomba d’água.
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Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
O autor Franco Brunetti (2018, p. 21) relata que “as máquinas térmicas são
dispositivos que permitem transformar calor em trabalho. O calor pode ser
obtido de diferentes fontes: combustão, energia elétrica, energia atômica
etc.” Além disso, ele a�rma, ainda, que, “do ponto de vista mecânico, não
existem grandes diferenças entre os dois tipos de motores (otto e diesel), a
não ser a maior robustez do diesel (decorrente da taxa de compressão
necessária)” (BRUNETTI, 2018, p. 36).
BRUNETTI, F. Motores de combustão interna: São Paulo: Blucher, 2018. v.
1.
Levando em conta seu conhecimento a respeito dos diferentes acessórios
que compõem um motor de combustão, assinale a única alternativa correta.
a) Biela: a biela é o acessório responsável por transformar o
movimento retilíneo, originado do pistão para o virabrequim, em
movimento rotativo.
b) Bloco: pode apresentar dois tipos de anéis: de vedação e de
lubri�cação. Ambos os anéis estão ligados diretamente às válvulas de
admissão e de escape.
c) Cabeçote: é responsável por compor a maior parte do motor e
funciona como uma sustentação para encaixe e apoio de todos os
outros elementos.
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d) Cárter: é a cabeça de algum outro elemento, no caso, o motor.
Serve como uma tampa para fechar o bloco em sua parte superior.
e) Pistão (êmbolo): esse elemento é responsável por realizar o
fechamento na parte inferior do bloco.
Agora, vamos estudar sobre comando de válvulas e coletores de admissão
variáveis. A produção de energia por um motor veicular apresenta uma baixa
e�ciência devido às inúmeras perdas de energia que ocorrem durante todo o
percurso. Estudos indicam que o aproveitamento gira em torno de 21 a 30%
em motores a gasolina; já para motores a diesel, o valor da e�ciência é um
pouco maior, girando em torno de 35 a 40% (WETMORE, 2003).
Comando de
Válvulas e
Coletores de
Admissão
Variáveis
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A baixa e�ciência ocorre por diversos parâmetros que envolvem conforto ao
usuário, direção segura, potência do motor su�ciente para atingir as
expectativas do consumidor, dentre outros pontos relacionados a questões
mais técnicas, como faixa útil de giro, coletores de admissão e de
escapamento, per�l de comando de válvulas etc. (MORAN et al., 2013).
Veículos de grande porte, por exigirem mais do motor, normalmente, tendem
a ter menor e�ciência ainda. Comandos de válvulas variáveis e coletores de
admissão são comuns em veículos de grande porte. Esses equipamentos
possibilitam benefícios no torque em rotações intermediárias. Já os coletores
curto e de grande seção possibilitam potências em regime elevados (MORAN
et al., 2013).
Empresas automobilísticas devem buscar a melhor adequação de um coletor,
que permita a variação no comprimento, de tal forma que a capacidade de
enchimento do motor sofra variação, possibilitando maior rendimento
volumétrico e, portanto, resultando em maiores valores de torque e potência.
REFLITA
Fique sempre atento aos sinais que seu carro
emite. A desregulagem das válvulas é um
problema comum, especialmente, em carros que
não apresentam a manutenção em dia. Sinais
como ruídos, fumaça, perda de potência do
motor, aumento no consumo de combustível e
aquecimento do sistema são indicadores de que
alguma situação está errada e que existe a
possibilidade de ser nas válvulas.
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O funcionamento do coletor variável está interligado à ignição e à injeção do
motor. Os dutos mais curtos permanecem fechados, possibilitando a
obtenção de maiores potências. Já os dutos longos e estreitos devem
permanecer abertos para que haja a obtenção do torque.
As válvulas de admissão realizam seu fechamento de forma mais tardia, para
que a e�ciência seja otimizada ainda mais. Em suma, tudo depende do
fechamento das válvulas no momento correto (BOSCH, 2005).
O coletor de admissão variável é enxergado como o pulmão do motor, uma
vez que é ele o responsável pela determinação da quantidade de ar que irá
entrar em cada um dos cilindros da câmara de combustão. Após a admissão
do ar, ocorre a combustão deste (BOSCH, 2005).
Nos sistemas de injeção direto, aquele ar que o coletor aspira é admitido e, na
sequência, é distribuído para os cilindros de forma uniforme. Já nos veículos
que não possuem o sistema de injeção direta, o coletor deverá realizar a
mistura de combustível e ar ao longo de câmaras de combustão do motor
(MACEY, 2008).
Fonte: aopsan /
123RF.
Vale o destaque a respeito do que acontece
quando o motor ultrapassa o limite de giro e,
portanto, o torque máximo, no momento do
funcionamento. Nesse caso, ocorre a
energização de uma válvula eletropneumática,
promovendo a passagem pela abertura e
resultando na mistura que irá percorrer tanto os
dutos mais curtos quanto os dutos de maior
seção em busca de maior potência.
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Por �m, cabe ao coletor de admissão variável realizar a movimentação do ar
da atmosfera até o interior dos cilindros, uma vez que cada motor apresenta
um limite de quantidade de ar que é possível aspirar.
praticar
Vamos Praticar
As válvulas de um motor de combustão interna são dispositivos que
objetivam realizar o bloqueio ou a permissão da entrada de �uidos dos
cilindros do motor. As válvulas de admissão controlam a entrada de mistura
gasosa no cilindro do motor enquanto as válvulas de escape realizam a
liberação dos gases após a explosão.
A partirdo texto apresentado, faça uma busca por informações de
componentes que estruturam um sistema de válvulas de admissão e
escape. Então, a partir da �gura abaixo, descreva os itens indicados em cada
número.
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Figura - Sistema de admissão e escape
Fonte: Own work / Wikimedia Commons.
#PraCegoVer: a �gura apresenta um sistema de admissão e escape.
Para começar, imagine um motor completo, com todos os componentes.
Na sequência, faça um corte central para observar os componentes
internos. É esta a vista apresentada na �gura. O corte central nos
possibilita a visão dos pistões para entrada do ar e para escape da
queima. Ambos os pistões apresentam retorno por mola. Além disso,
apresenta a haste dos pistões e os caminhos a serem percorridos. É
destacado, com números, alguns itens. No canto inferior esquerdo é
destacado o item 1, representando o risco da base da haste do pistão.
Na sequência, um pouco acima, temos o número 2 que representa a
haste já comentada. Logo em seguida temos o número 3 representando
a mola, também já comentado. O número 4 representa o impulsor do
pistão e o número 5 o campo excêntrico associado ao êmbolo. O
número 6 representa a posição de repouso do cilindro quando não está
em funcionamento e o número 7 a o espaço onde a haste do cilindro
deve se movimentar.
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Os motores do tipo Wankel são motores rotativos que apresentam a
combustão interna, assim como os outros modelos estudados ao longo da
unidade. Esse tipo de motor foi inventado por Felix Wankel. Ele teve a ideia de
utilizar rotores com geometrias semelhantes a triângulos nos lugares dos
pinos dos motores. Portanto, ao contrário dos motores mais tradicionais, os
motores de Wankel não utilizam o conjunto biela manivela para realizar a
conversão de energia retilínea em giratória (MACEY, 2008). Um exemplo do
motor Wankel é ilustrado na Figura 3.12 abaixo.
Turbocompressor:
Características e
Funcionamento;
Motores Wankel:
Funcionamento
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Os motores Wankel apresentam um funcionamento mais suave, uma vez que
não produzem nenhum tipo de movimento alternativo, sendo, portanto, um
sistema mais silencioso e com menor grau de vibração. Outro ponto que vale
destacar é o menor número de peças que formam o conjunto. Todos os
pontos citados fazem do motor Wankel um sistema atraente para diversas
aplicações, incluindo motocicletas e aeronaves (MORAN et al., 2013).
Uma grande di�culdade desse tipo de motor é o trabalho com as vedações
internas nas regiões das câmaras, uma vez que a baixa durabilidade e o alto
consumo de combustível acabam acelerando o processo de degradação.
Figura 3.12 - Rotor triangular
Fonte: blacklighttrace / 123RF.
#PraCegoVer: a imagem apresenta vistas do modelamento de um motor Wankel.
O rotor apresenta um formato triangular com as arestas levemente abauladas.
Seu centro recebe o encaixe para o eixo e os demais componentes.
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No que diz respeito ao funcionamento desse sistema, podemos destacar a
presença de uma câmara cujo seu interior apresenta um formato oval,
conforme apresentado pela Figura 3.12. No interior da câmera, é alojado um
rotor de formato semelhante a um triângulo e, com o rotor, há o pistão do
rotor, que realiza o giro de forma excêntrica em relação ao eixo principal
(MORAN et al., 2013). A situação apresentada é análoga ao virabrequim dos
motores já estudos anteriormente.
O formato e a geometria dos componentes são tais que os cantos do pistão
estão posicionados de forma sempre equidistantes das paredes internas da
câmara e sempre muito próximos entre si. Dessa forma, a proximidade
provoca uma vedação que vai aumentando e diminuindo conforme o espaço
entre os lados do rotor e as paredes da câmara (MACEY, 2008).
Portanto, se houver a injeção de alguma mistura no interior da câmara, no
momento em que houver o aumento de tamanho, haverá também a
compressão subsequente do volume durante o giro do rotor ou do pistão.
Diante de todo o processo citado, temos o ciclo básico de quatro tempos
(admissão, compressão, explosão e exaustão). Além disso, todas as faces do
rotor se encontram em fases diferentes do ciclo de forma simultânea.
Vantagens e desvantagens do motor Wankel
Fonte: kokandr / 123RF.
Ausência/redução de
vibração no sistema
Número relativamente
baixo de componentes
Geração de potência
maior
Distribuição mais
uniforme do torque
Nível de vedação
Maior nível de
aquecimento no motor
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#PraCegoVer: o infográ�co interativo, intitulado “Vantagens e desvantagens do
motor Wankel”, possui seis botões interativos. Logo abaixo, há a ilustração de um
motor com duas chaves de boca. O primeiro botão interativo, intitulado
“Ausência/redução de vibração no sistema”, ao ser clicado, apresenta o texto
“como só existe movimento rotativo sem a conversão para retilíneo (ou vice-
versa), temos menor desgaste, menor atrito e, por consequência, menor vibração
em todo o sistema, garantindo maior vida útil dos equipamentos envolvidos”. O
segundo botão interativo, intitulado “Número relativamente baixo de
componentes”, ao ser clicado, apresenta a o texto “em relação ao motor
tradicional, o motor Wankel apresenta menos componentes, garantindo maior
facilidade para manutenção e troca”. O terceiro botão interativo, intitulado
“Geração de potência maior”, ao ser clicado, apresenta o texto “essa classe de
motores produz maior torque que um motor tradicional de mesma cilindrada. A
situação apresentada deve-se ao fato de cada lado do rotor estar sempre em uma
fase diferente do ciclo, garantindo mais explosão a cada volta do eixo”. O quarto
botão interativo, intitulado “Distribuição mais uniforme do torque”, ao ser clicado,
apresenta o texto “a disponibilização do torque ocorre de forma mais homogênea
e constante, possibilitando menor robustez do sistema, garantindo equipamentos
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mais compactos, leves e menores”. O quinto botão interativo, intitulado “Nível de
vedação”, ao ser clicado, apresenta o texto “existem problemas em manter um
nível de vedação ideal entre os cantos do rotor e as paredes da câmara de
combustão. Esse problema ocorre devido à dilatação térmica recorrente no
material utilizado”. O sexto botão interativo, intitulado “Maior nível de
aquecimento no motor”, ao ser clicado, apresenta o texto “esse fato é decorrente
da elevada rotação que o motor apresenta, somado ao contato constante e
ininterrupto de todas as faces do rotor com o interior da carcaça”.
Atualmente, a empresa japonesa Mazda tem investido pesado nesse tipo de
motor e vem desenvolvendo tecnologias do motor Wankel a hidrogênio para
garantir compatibilidade em questões ambientais.
praticar
Vamos Praticar
Motores Wankel são formados por três camadas de carcaça (central e uma
em cada lateral) e são responsáveis por realizar a vedação do motor. Seu
interior é composto por um conjunto de elementos que, juntos, realizam a
combustão. Dentro dos elementos, podemos citar o rotor no formato de um
triângulo com curvas arredondadas que, por sua vez, deve ser acoplado a
uma engrenagem que possui a função de engrenar o pinhão do
virabrequim.
Utilizando um software de modelagem de sua escolha (SolidWorks, Autocad
ou outros) faça uma vistaexplodida do motor de Wankel, apresentando os
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seguintes componentes: carcaça lateral, engrenagem, rotor, carcaça central
e virabrequim. Se necessário, busque por referências externas em relação à
montagem dos itens citados.
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Material
Complementar
W E B
Entenda de vez COMO FUNCIONA O
MOTOR DO CARRO!
Ano: 2016
Comentário: O vídeo, presente no canal de um grupo de
professores, apresenta, por meio de imagens, animações e
protótipos, o funcionamento do motor de um carro. O vídeo
é produzido de forma bastante didática e contém todo o
passo a passo do funcionamento do motor de combustão
interna.
Para conhecer mais, acesse o link a seguir:
ACESSAR
https://www.youtube.com/watch?v=Ul1XuiJE0Dw
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L I V R O
Motores de Combustão Interna
Autor: Franco Brunetti
Editora: Blucher
Capítulo: 4
Ano: 2018
ISBN: 978-85-21-1294-2
Comentário: O livro é uma referência para estudo quando
tratamos de motores de combustão. No capítulo 4, será
abordado o relacionamento motor-veículo, em que será
apresentada uma profunda discussão a respeito da
previsão do comportamento de um motor instalado num
dado veículo, levando em consideração fatores físicos
como força de arrasto, força de resistência ao rolamento e
força de rampa. Além disso, será discutido, também, a
força total resistente ao avanço de um veículo, em que
será trabalhado o raio de rolamento. Para �nalizar o
capítulo, é abordado o relacionamento entre ensaios em
bancos de provas e aplicações do motor em veículos.
Disponível em: Biblioteca Virtual.
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Conclusão
Caro(a) estudante, chegamos ao �m deste material. Neste texto, nós começamos
nossa discussão abordando o sistema eletrônico de controle de estabilidade.
Nesta primeira etapa, nós entendemos o que, de fato, é esse sistema, suas
principais características e vantagens. Além disso, foram abordados, também,
tópicos relacionados a motores de combustão interna, em que estudamos os
principais elementos que compõem o motor a combustão, como: bloco do motor,
cabeçote, cárter, pistão e biela. Além disso, foi estudada a funcionalidade de cada
um dos itens. Na sequência dos nossos estudos, discutimos o sistema de
arrefecimento, sua importância e seu funcionamento. Caminhando para uma
próxima etapa, foram abordadas as válvulas de coleta e as válvulas de admissão,
e fomos capazes de entender o funcionamento e as características destas. Para
�nalizar, foi apresentado um outro tipo de motor: Wankel; ainda, discutimos as
vantagens e as desvantagens deste.
Referên
cias
BOSCH, R. Manual da
tecnologia automotiva. São
Paulo: Blucher, 2005.
BRUNETTI, F. Motores de
combustão interna: São
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Paulo: Blucher, 2018. v. 1.
CARDILLE, D. M. Uma abordagem a respeito do desgaste em materiais de camisas
de cilindro de motores ciclo diesel atendendo as modernas leis de emissões.
2009. Dissertação (Mestrado pro�ssional em Engenharia de Materiais) —
Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2009. Disponível em:
https://dspace.mackenzie.br/bitstream/handle/10899/24205/Dionisio%20Mateo%
20Cardille.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 14 mar. 2022
CBT — Cia Brasileira de Tratores. Manual de Motores. São Paulo, 1982.
COMO funciona o motor 4 tempos? Animação. [S. l.: s. n.], 2017. 1 vídeo (5 min.).
Publicado pelo canal QRA Volantão. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=V9GjzQQCDa0. Acesso em: 3 abr. 2022.
ENTENDA de vez como funciona o motor do carro! [S. l.: s. n.], 2016. 1 vídeo (17
min.). Publicado pelo canal Manual do Mundo. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=Ul1XuiJE0Dw. Acesso em: 3 abr. 2022.
FILIPPO FILHO, G. Máquinas térmicas estáticas e dinâmicas: fundamentos de
termodinâmica, características operacionais e aplicações. São Paulo: Érica, 2014.
(Disponível na Minha Biblioteca).
MACEY, S. Fundamentals of car design and packaging. Los Angeles: Design Studio
Press, 2008.
MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 7. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 2013. (Disponível na Minha Biblioteca).
SOUZA, J. P. S. T. Análise de um motor à combustão interna: simulação numérica
do ciclo Otto. 2016. Monogra�a (Bacharelado em Engenharia Automotiva) -—
Universidade de Brasília, Brasília, 2016. Disponível em:
https://bdm.unb.br/bitstream/10483/14975/1/2016_JoaoPauloSTeixeiradeSouza.
pdf. Acesso em: 8 mar. 2022.
https://dspace.mackenzie.br/bitstream/handle/10899/24205/Dionisio%20Mateo%20Cardille.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://dspace.mackenzie.br/bitstream/handle/10899/24205/Dionisio%20Mateo%20Cardille.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://www.youtube.com/watch?v=V9GjzQQCDa0
https://www.youtube.com/watch?v=Ul1XuiJE0Dw
https://bdm.unb.br/bitstream/10483/14975/1/2016_JoaoPauloSTeixeiradeSouza.pdf
https://bdm.unb.br/bitstream/10483/14975/1/2016_JoaoPauloSTeixeiradeSouza.pdf
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WETMORE, J. M. Driving the Dream – The History and Motivations Behind 60 Years
of Automated Highway Systems in America. Automotive History Review, p. 4-19,
2003.