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Série automotiva Motores CiClo otto Série automotiva Motores CiClo otto CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI Robson Braga de Andrade Presidente DIRETORIA DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor de Educação e Tecnologia SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI Conselho Nacional Robson Braga de Andrade Presidente SENAI – Departamento Nacional Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor-Geral Gustavo Leal Sales Filho Diretor de Operações Série automotiva Motores CiClo otto SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Nacional Sede Setor Bancário Norte • Quadra 1 • Bloco C • Edifício Roberto Simonsen • 70040-903 • Brasília – DF • Tel.: (0xx61) 3317- 9001 Fax: (0xx61) 3317-9190 • http://www.senai.br © 2012. SENAI – Departamento Nacional © 2012. SENAI – Departamento Regional de Santa Catarina A reprodução total ou parcial desta publicação por quaisquer meios, seja eletrônico, mecâ- nico, fotocópia, de gravação ou outros, somente será permitida com prévia autorização, por escrito, do SENAI. Esta publicação foi elaborada pela equipe do Núcleo de Educação a Distância do SENAI de Santa Catarina, com a coordenação do SENAI Departamento Nacional, para ser utilizada por todos os Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distância. SENAI Departamento Nacional Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP SENAI Departamento Regional de Santa Catarina Núcleo de Educação – NED FICHA CATALOGRÁFICA _________________________________________________________________________ S491m Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional. Mecânico de manutenção em motores de ciclo otto / Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional, Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional de Santa Catarina. Brasília : SENAI/DN, 2012. 224 p. : il. (Série Automotiva). ISBN 978-85-7519-617-5 1. Motores à gasolina. 2. Automóveis – Motores. 3. Automóveis – Mecânica. 4. Motores de combustão interna. 4. Segurança do trabalho. I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título. III. Série. CDU: 629.3.03 _____________________________________________________________________________ ilustrações Figura 1 - Máquina a vapor ...........................................................................................................................................20 Figura 2 - Máquina a vapor ............................................................................................................................................21 Figura 3 - Funcionamento motor Wankel .................................................................................................................23 Figura 4 - Componentes básicos do motor ..............................................................................................................24 Figura 5 - Motor em linha ...............................................................................................................................................25 Figura 6 - Motor em “V” ...................................................................................................................................................25 Figura 7 - Cilindros opostos ...........................................................................................................................................25 Figura 8 - Bloco de ferro fundido .................................................................................................................................26 Figura 9 - Cabeçote de alumínio ..................................................................................................................................27 Figura 10 - Sedes e guias de válvulas .........................................................................................................................34 Figura 11 - Camisa seca e camisa úmida ...................................................................................................................35 Figura 12 - Bronzina do motor ......................................................................................................................................36 Figura 13 - Bucha de biela ..............................................................................................................................................36 Figura 14 - Comando de válvulas e dispositivos ....................................................................................................37 Figura 15 - Arquitetura das válvulas ...........................................................................................................................38 Figura 16 - Arquitetura de cabeça de válvulas ........................................................................................................39 Figura 17 - Dispositivos da válvula ..............................................................................................................................39 Figura 18 - Tucho hidráulico ..........................................................................................................................................40 Figura 19 - Funcionamento do Tucho hidráulico ...................................................................................................41 Figura 20 - Pistão com anel autotérmico ..................................................................................................................41 Figura 21 - Partes do pistão ...........................................................................................................................................42 Figura 22 - Pino flutuante ...............................................................................................................................................43 Figura 23 - Pino semiflutuante......................................................................................................................................44 Figura 24 - Pino fixo ..........................................................................................................................................................44 Figura 25 - Anéis do pistão do motor .........................................................................................................................45 Figura 26 - Biela do motor .............................................................................................................................................46 Figura 27 - Árvore de manivela ....................................................................................................................................47 Figura 28 - Cabeçote com 16 válvulas .......................................................................................................................48 Figura 29 - Bloco do motor ............................................................................................................................................49 Figura 30 - Combustão ....................................................................................................................................................55 Figura 31 - Triângulo do Fogo .......................................................................................................................................56 Figura 32 - PMS e PMI .......................................................................................................................................................59 Figura 33 - PMI ...................................................................................................................................................................59 Figura 34- PMS ..................................................................................................................................................................59 Figura 35 - Volume de cilindro ......................................................................................................................................60 Figura 36 - Definição de taxa de compressão .........................................................................................................62 Figura 37 - Tempos do Motor - admissão, compressão, combustão e escape ............................................64 Figura 38 - Volante do motor ........................................................................................................................................65 Figura 39 - Ciclo de ignição ............................................................................................................................................66 Figura 40 - Ciclo de ignição ............................................................................................................................................66 Figura 41 - Limpeza do cilindro ....................................................................................................................................68 Figura 42 - Cruzamento de válvulas ...........................................................................................................................68 Figura 43 - Representação do cruzamento de válvulas .......................................................................................69 Figura 44 - Bomba d’água ..............................................................................................................................................74 Figura 45 - Válvula termostática ...................................................................................................................................75 Figura 46 - Aspecto real da válvula termostática ...................................................................................................76 Figura 47 - Radiador .........................................................................................................................................................77 Figura 48 - Reservatório de expansão ........................................................................................................................78 Figura 49 - Tampa do radiador ......................................................................................................................................78 Figura 50 - Tampa do radiador com manômetro ...................................................................................................79 Figura 51 - Eletroventilador instalado no radiador ...............................................................................................80 Figura 52 - Sensor de temperatura .............................................................................................................................80 Figura 53 - Componentes do sistema de arrefecimento .....................................................................................81 Figura 54 - Motor frio .......................................................................................................................................................82 Figura 55 - Motor aquecido ...........................................................................................................................................83 Figura 56 - Temperatura elevada .................................................................................................................................84 Figura 57 - Válvula termostática. .................................................................................................................................86 Figura 58 - Equipamento de teste de vazamento .................................................................................................91 Figura 59 - Atrito e lubrificação. ..................................................................................................................................96 Figura 60 - Pressão do óleo ............................................................................................................................................97 Figura 61 - Pressão do óleo ...........................................................................................................................................98 Figura 62 - Circuito de óleo ............................................................................................................................................98 Figura 63 - Lubrificação do motor ...............................................................................................................................99 Figura 64 - Lubrificação do motor ........................................................................................................................... 100 Figura 65 - Filtro de óleo ............................................................................................................................................. 102 Figura 66 - Funcionamento do filtro de óleo ........................................................................................................ 102 Figura 67 - Interruptor de óleo .................................................................................................................................. 103 Figura 68 - Luz de óleo ................................................................................................................................................ 105 Figura 69 - Borra de óleo .............................................................................................................................................. 105 Figura 70 - Pistão com escoriação ............................................................................................................................ 108 Figura 71 - Bronzina com escoriação ...................................................................................................................... 109 Figura 72 - Bomba de óleo ......................................................................................................................................... 109 Figura 73 - Sistema de lubrificação em equilíbrio e em desequilíbrio ....................................................... 110 Figura 74 - Engrenamento direto ............................................................................................................................. 116 Figura 75 - Engrenamento direto ............................................................................................................................. 117 Figura 76 - Comando no bloco do motor .............................................................................................................. 118 Figura 77 - Comando de válvulas no cabeçote. ................................................................................................. 119 Figura 78 - Duplo comando de válvulas ................................................................................................................ 120 Figura 79 - Correia dentada ........................................................................................................................................ 122 Figura 80 - Travamento do comando e do virabrequim ................................................................................... 124 Figura 81 - Troca da correia dentada ....................................................................................................................... 124 Figura 82 - Tensionamento da correia dentada ................................................................................................... 125 Figura 83 - Coletor de admissão .............................................................................................................................. 132 Figura84 - Filtro de ar ................................................................................................................................................... 133 Figura 85 - Tanque de combustível. ......................................................................................................................... 135 Figura 86 - Tubulação de combustível. .................................................................................................................. 135 Figura 87 - Filtro de combustível .............................................................................................................................. 136 Figura 88 - Bomba mecânica de combustível ..................................................................................................... 136 Figura 89 - Bomba de combustível .......................................................................................................................... 137 Figura 90 - Válvula injetora de combustível ......................................................................................................... 138 Figura 91 - Eletroválvula de combustível ............................................................................................................... 139 Figura 92 - Componentes do sistema de ignição com platinado. ................................................................ 142 Figura 93 - Componentes do sistema de ignição eletrônica ......................................................................... 143 Figura 94 - Chave de ignição ...................................................................................................................................... 144 Figura 95 - Bobina de ignição ................................................................................................................................... 144 Figura 96 - Componentes de distribuição ............................................................................................................. 146 Figura 97 - Alimentação de primário e descarga de ignição no secundário ............................................ 146 Figura 98 - Rotor do distribuidor .............................................................................................................................. 147 Figura 99 - Alimentação de primário e descarga de ignição no secundário ............................................ 148 Figura 100 - Cabos de velas ........................................................................................................................................ 148 Figura 101 - Manuseio correto dos cabos de velas ............................................................................................ 149 Figura 102 - Tipos de cabos de velas ....................................................................................................................... 150 Figura 103 - Tipos de cabos de velas ....................................................................................................................... 150 Figura 104 - Tipos de cabos de velas ...................................................................................................................... 151 Figura 105 - Tipos de cabos de velas ....................................................................................................................... 152 Figura 106 - Tipos de cabos de velas ....................................................................................................................... 153 Figura 107 - Regulagem dos eletrodos das velas ............................................................................................... 154 Figura 108 - Tanque de lavar peças .......................................................................................................................... 159 Figura 109 - Válvula termostática ............................................................................................................................. 162 Figura 110 - Componentes do sistema de arrefecimento ............................................................................. 162 Figura 111 - Escala de pH ............................................................................................................................................. 165 Figura 112 - Escala de pH ............................................................................................................................................. 166 Figura 113 - Escala de pH ............................................................................................................................................. 166 Figura 114 - Resultados e especificações do motor ........................................................................................... 176 Figura 115 - Relatório testes no motor ................................................................................................................... 176 Figura 116 - Borra entupindo os dutos de óleo ................................................................................................... 185 Figura 117 - Manual do proprietário ....................................................................................................................... 186 Figura 118 - Ordem de serviço (parte 1) ................................................................................................................ 188 Figura 119 - Ordem de serviço (parte 2) ................................................................................................................ 189 Figura 120 - Identificação de EPIs obrigatórios no ambiente de trabalho. ............................................... 200 Figura 121 - EPIs .............................................................................................................................................................. 201 Figura 122 - EPCs ............................................................................................................................................................ 202 Figura 123 - Ergonomia ................................................................................................................................................ 203 Figura 124 - Armazenamento de resíduos químicos ......................................................................................... 209 Figura 125 - Destinação de componentes ............................................................................................................ 210 Figura 126 - Coleta seletiva ......................................................................................................................................... 214 Quadro 1 - Matriz curricular ..........................................................................................................................................16 Quadro 2 - Guia de diagnóstico de falhas ............................................................................................................ 111 Quadro 3 - Defeitos x diagnósticos .......................................................................................................................... 169 Quadro 4 - Defeitos x diagnósticos em função do consumo excessivo de óleo ..................................... 170 Quadro 5 - Causas das batidas anormais no motor durante o funcionamento ...................................... 172 Quadro 6 - Causas das falhas no motor .................................................................................................................. 172 Quadro 7 - Consumo excessivo de combustível ................................................................................................. 173 Quadro 8 - Normas Técnicas para manutenção automotiva .......................................................................... 194 Sumário 1 Introdução ........................................................................................................................................................................152 Motores de Combustão Interna ...............................................................................................................................19 2.1 História do motor de combustão interna ...........................................................................................20 2.2 Tipos de motores .........................................................................................................................................21 2.2.1 Motores alternativos ................................................................................................................21 2.2.2 Motores rotativos ......................................................................................................................23 2.3 Características construtivas .....................................................................................................................24 2.4 Materiais empregados ..............................................................................................................................26 3 Componentes do Motor Ciclo Otto .........................................................................................................................31 3.1 Componentes fixos .....................................................................................................................................32 3.1.1 Junta do cabeçote ....................................................................................................................32 3.1.2 Guias de válvulas .......................................................................................................................33 3.1.3 Sedes de válvulas ......................................................................................................................33 3.1.4 Câmara de combustão ............................................................................................................34 3.1.5 Cilindros do motor ....................................................................................................................35 3.1.6 Casquilhos ...................................................................................................................................36 3.2 Componentes móveis ................................................................................................................................37 3.2.1 Eixo de comando de válvulas e dispositivos ...................................................................37 3.2.2 Válvulas .........................................................................................................................................38 3.2.3 Mola da válvula ..........................................................................................................................39 3.2.4 Tuchos ...........................................................................................................................................40 3.2.5 Êmbolo ..........................................................................................................................................41 3.2.6 Pino flutuante .............................................................................................................................43 3.2.7 Pino semiflutuante ...................................................................................................................44 3.2.8 Pino fixo ........................................................................................................................................44 3.2.9 Anéis de motor ..........................................................................................................................45 3.2.10 Biela do motor .........................................................................................................................46 3.2.11 Árvore de manivelas ..............................................................................................................46 3.3 Cabeçote .........................................................................................................................................................47 3.4 Bloco do motor.............................................................................................................................................49 4 Princípios de Funcionamento ...................................................................................................................................53 4.1 Princípios Físicos ..........................................................................................................................................54 4.2 Funcionamento elementar do Motor Ciclo Otto .............................................................................63 4.3 Cruzamento de válvulas............................................................................................................................67 5 Sistema de Arrefecimento ..........................................................................................................................................73 5.1 Componentes ...............................................................................................................................................74 5.2 Funcionamento ............................................................................................................................................81 5.3 Aditivos ...........................................................................................................................................................86 5.4 Manutenção ..................................................................................................................................................89 5.5 Ferramentas e equipamentos .................................................................................................................91 6 Sistema de Lubrificação ...............................................................................................................................................95 6.1 Funcionamentos ..........................................................................................................................................96 6.1.1 Lubrificantes para motores ...................................................................................................99 6.1.2 Subsistema de lubrificação do motor ............................................................................. 100 6.2 Componentes ............................................................................................................................................ 100 6.2.1 Bomba de óleo ........................................................................................................................ 100 6.2.2 Filtro de óleo ............................................................................................................................ 101 6.2.3 Interruptor de óleo ................................................................................................................ 103 6.2.4 Recursos auxiliares do sistema de lubrificação ........................................................... 103 6.3 Manutenção ............................................................................................................................................... 104 6.3.1 Diagnóstico de defeito ......................................................................................................... 107 6.3.2 Falta de lubrificação .............................................................................................................. 108 7 Sistema de Distribuição Motora ............................................................................................................................ 115 7.1 Tipos e funcionamento........................................................................................................................... 116 7.1.1 Distribuição por engrenagens ..........................................................................................121 7.1.2 Distribuição por correia dentada ..................................................................................... 121 7.1.3 Distribuição por corrente .................................................................................................... 122 7.2 Manutenção ............................................................................................................................................... 123 8 Sistemas de Alimentação e Ignição...................................................................................................................... 131 8.1 Alimentação de Ar.................................................................................................................................... 132 8.1.1 Sistema de Alimentação de Ar .......................................................................................... 132 8.1.2 Manutenção ............................................................................................................................. 133 8.2 Alimentação de Combustível ............................................................................................................... 134 8.3 Manutenção .............................................................................................................................................. 139 8.4 Ignição .......................................................................................................................................................... 141 8.4.1 Cabos de velas......................................................................................................................... 148 8.4.2 Velas de ignição ...................................................................................................................... 151 8.4.3 Veículo a GNV ......................................................................................................................... 153 9 Técnicas de Manutenção .......................................................................................................................................... 157 9.1 Limpeza de componentes..................................................................................................................... 158 9.2 Inspeção de componentes ................................................................................................................... 159 9.3 Reparo e substituição de componentes .......................................................................................... 160 9.4 Montagem de componentes ............................................................................................................... 164 9.5 Ferramentas e equipamentos .............................................................................................................. 164 9.6 Diagnóstico de anomalias ..................................................................................................................... 167 10 Identificação do Serviço de Manutenção e Normas Técnicas .................................................................. 181 10.1 Preventiva e Corretiva .......................................................................................................................... 182 10.1.1 Manutenção preventiva ................................................................................................... 182 10.1.2 Manutenção corretiva ........................................................................................................ 185 10.1.3 Plano de manutenção ........................................................................................................ 186 10.2 Ordem de Serviço .................................................................................................................................. 187 10.3 Manual de Reparação do Veículo ..................................................................................................... 189 10.4 Normas Técnicas ..................................................................................................................................... 190 11 Saúde e Segurança no Trabalho.......................................................................................................................... 197 11.1 Fundamentos de Segurança ............................................................................................................. 198 11.2 Normas Técnicas de Segurança ........................................................................................................ 198 11.3 Riscos nas operações de manutenção ........................................................................................... 199 11.4 Plano de Prevenção de Riscos Ambientais – PPRA ................................................................... 199 11.5 EPIs .............................................................................................................................................................. 200 11.6 Equipamentos de Proteção Coletiva – EPC .................................................................................. 202 11.7 Ergonomia ................................................................................................................................................ 203 12 Segregação e Descarte de Materiais ................................................................................................................. 207 12.1 Procedimentos e normas de armazenagem ................................................................................ 208 12.2 Armazenagem de resíduos químicos ............................................................................................. 208 12.3 Armazenagem de resíduos sólidos ................................................................................................. 209 12.4 Segregação e destinação de componentes ................................................................................. 209 12.5 Normas e legislação ambiental ........................................................................................................ 210 12.5.1 Municipal ................................................................................................................................ 210 12.5.2 Estadual ................................................................................................................................... 211 12.5.3 Federal ..................................................................................................................................... 211 12.6 Resíduos .................................................................................................................................................... 212 12.7 Coleta Seletiva de resíduos ................................................................................................................ 213 Referências ........................................................................................................................................................................ 219 Minicurrículo dos autores ........................................................................................................................................... 220 Índice .................................................................................................................................................................................. 223 1 introdução Você está iniciando seus estudos sobre os motores ciclo Otto. Com o auxílio deste material didático você irá construir seu aprendizado na área de reparação e manutenção de motores ciclo Otto. Dessa maneira, você conhecerá as principais características dos motores, estudará seus componentes, circuitos e algumas técnicas de manutenção. Você deve estar ciente de que este material didático lhe servirá como um norteador para o conhecimento, uma vez que você não deve se limitar às informações fornecidas neste material, pesquisando em outroslivros, revistas e na Internet. Isto é importante para que você esteja sempre atualizado, pois a cada dia que passa surgem novas tecnologias no mundo da repara- ção automotiva. Aqui você irá conhecer um pouco da história do motor ciclo Otto, além de conhecer os di- ferentes tipos de motores, suas características e os tipos de materiais de fabricação. Em segui- da, você conhecerá os principais componentes do motor, conhecendo os componentes fixos, móveis, o cabeçote e o bloco do motor, entre outros. Depois disso, você aprenderá sobre o princípio de funcionamento do motor ciclo Otto, co- nhecendo seus princípios físicos. Em seguida, você verá os tempos do motor e alguns aspectos do funcionamento do mesmo. Após conhecer o princípio de funcionamento, você estudará os principais aspectos e características dos sistemas integrados aos motores, conhecendo, assim, os sistemas de lubrificação, arrefecimento, distribuição e de alimentação. Com esses conhecimentos que você terá adquirido, será possível aprender algumas técni- cas de manutenção, para que, ao reparar algum sistema ou componente de um motor ciclo Otto, você possa realizar o serviço com qualidade e eficiência. Para isto, você conhecerá alguns aspectos sobre a identificação dos serviços de manuten- ção, além de algumas normas técnicas referentes à manutenção dos motores ciclo Otto. Por fim, para que você se torne um reparador de qualidade, com ética e responsabilidade, você aprenderá alguns aspectos sobre saúde e segurança no trabalho, além de conhecer algu- mas características sobre segregação e descarte de materiais. Este livro de motor Otto tem o objetivo de proporcionar a você, aluno leitor, o domínio dos conhecimentos sobre o princípio de funcionamento deste tipo de motor. O desenvolvimento do estudo deste livro deve ocorrer com base no ensino de aprendizagem a distância e com aulas presencias. 16 motoreS ciclo otto A disposição do conteúdo foi desenvolvida para que você possa receber um treinamento didático claro e objetivo. As aulas teóricas, por serem a distância, vão exigir de você dedicação e muita leitura, e nos encontros práticos você poderá tirar dúvidas com seu professor tutor. O texto que será apresentado a você irá tratar de conteúdo básico, figuras di- dáticas e muitos questionamentos que irão lhe ajudar durante a aprendizagem na fase teórica. Segue, na matriz curricular, a unidade curricular prevista e a respectiva carga horária. Acompanhe! Mecânico de Manutenção em Motores Ciclo Otto MódulOs denOMinaçãO unidades CurriCulares Carga hOrária Carga hOrária dO MódulO Básico Básico • Organização do Ambiente de Trabalho 30h 60h • Fundamentos da Tecnologia Automotiva 30h Introdutório Introdutório de Mecânica • Sistemas Mecânicos Automotivos 80h 80h Específico III Mecânica de Motores Ciclo Otto • Motores Ciclo Otto 120h 120h Quadro 1 - Matriz curricular Fonte: SENAI DN Agora você é convidado a trilhar os caminhos do conhecimento. Faça deste processo um momento de construção de novos saberes, onde teoria e prática devem estar alinhadas para o seu desenvolvimento profissional. Bom estudos! 1 Introdução 17 Anotações: 2 motores de combustão interna Os sistemas mecânicos dos automóveis ou veículos possuem diversos componentes que trabalham em conjunto e, no caso do motor não é diferente, mas o que mais o diferencia de outros sistemas mecânicos é o número elevado de componentes, e ainda, a complexidade do sincronismo entre esses componentes. Dentro do motor existem ainda diversos sistemas que trabalham em conjunto. Mas antes de você conhecer todos esses componentes e sistemas, é necessário que você conheça alguns detalhes básicos dos motores. Neste capítulo, você aprenderá sobre os tipos de motores e conhecerá suas diferentes ca- racterísticas de construção, aprenderá sobre suas classificações e, ainda, seus princípios de fun- cionamento. Você conhecerá também os materiais empregados, bem como as características de alguns componentes principais, como o cabeçote, o bloco do motor, o cárter e os conjuntos fixos e móveis. Ao final do estudo deste capítulo, você terá adquirido um conhecimento que lhe servirá de base para o restante do seu aprendizado. Sendo assim, você terá subsídios para: a) identificar os diferentes tipos de motores ciclo Otto; b) reconhecer as classificações dos motores; c) reconhecer o funcionamento elementar; d) correlacionar o funcionamento elementar com os demais sistemas mecânicos; e) identificar os principais componentes do motor e seus sistemas. Quantos desafios de aprendizagem você tem ao longo deste conteúdo! Inicialmente, você conhecerá a história do motor de combustão. Vamos lá! MOTOres ciclO OTTO 20 2.1 HiStória do motor de combuStão interna Há muitos séculos o homem vem se defrontando com problemas de trans- porte. Muito de seus esforços foram dirigidos à construção de veículos que não dependessem de tração animal. A máquina a vapor, entretanto, apresenta muitos problemas e inconvenientes: seu baixo rendimento a obriga a utilizar grandes quantidades de combustível e água. A produção de vapor em caldeiras, pelo calor gerado nas fornalhas, obriga o motor a ocupar muito espaço. Por isso, torna-se difícil fazer um carro a vapor compacto. Observe, a seguir. Jo sé d e A ze ve do (2 00 3) Figura 1 - Máquina a vapor Fonte: SENAI (2003, p. 8) Após a invenção da máquina a vapor, ocorreu sua instalação nos veículos já existentes: carruagens, triciclos e bicicletas. Consta que o primeiro desses veícu- los, um triciclo a vapor, foi construído na França, já em 1771. Esses triciclos deram início a um processo que não se interrompeu mais: a produção de automóveis (veículos que têm propulsão própria). Veja a ilustração, na sequência. 1 COMBuSTãO A combustão é definida como a queima de um combustível de maneira controlada, diferente da explosão, que é uma queima sem controle. 2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 21 Jo sé d e A ze ve do (2 00 3) Figura 2 - Máquina a vapor Fonte: SENAI (2003, p. 9) O motor de combustão1 interna queima o combustível dentro dos cilindros que produzem a força-motriz do veículo. Por isso, funcionam com quantidades controladas de combustível e possuem rendimento superior ao motor de com- bustão externa. O primeiro automóvel a gasolina foi construído em 1885, na Alemanha, por Carl Benz, que construiu o motor de quatro tempos e o adaptou a um triciclo. um motor de quatro tempos já havia sido construído e utilizado com sucesso, em 1876, por outro alemão – o engenheiro august nikolaus Otto, que baseou seus trabalhos nos princípios físicos patenteados pelo francês Beau de Rochas. Conheça, a seguir, os dois principais tipos de motores. 2.2 tipoS de motoreS São dois os principais tipos de motores de combustão interna: os motores ro- tativos e os motores alternativos, conhecidos também como motores de movi- mento alternado. Você iniciará conhecendo os motores alternativos. 2.2.1 MOTORES ALTERNATIVOS A árvore de manivelas, conhecida como girabrequim ou virabrequim, faz parte de um conjunto móvel formado também pelas bielas. Esse conjunto trans- forma, na própria árvore de manivelas, os movimentos retilíneos alternativos dos êmbolos em rotação. MOTOres ciclO OTTO 22 O êmbolo, conhecido também como pistão, executa um movimento alternati- vo. O movimento tem esse nome, pois o pistão, ligado à biela, faz um movimento de sobe e desce dentro dos cilindros do motor. Com o uso de colos excêntricos2, o virabrequim transforma esse movimento em rotação, transformando o movimento alternado em circular e giratório. VOCÊ SABIA? Que a palavra virabrequim vem do termo francês ‘vile- bréquin’, que consiste em um conjunto de articulações com objetivo de transformar um movimento retilíneo em rotativo. Você sabe como os motores a explosão alternativos são classificados? Confira: a) pelo número de tempos ou percurso do êmbolo em cada ciclo; b) pelo tipo de compressão; c) pelomodo como são refrigerados; d) pelo arranjo de suas válvulas; e) pelo arranjo de seus cilindros e pela maneira como são alimentados com ar e combustível. Você sabia que o nome motor de combustão significa que o motor utiliza a energia do fogo para realizar trabalho mecânico? É isto mesmo! E os motores de combustão podem ser classificados de diferentes maneiras devido a essa com- bustão. É importante ressaltar que combustão é o termo correto, e não “explosão”. Isso porque combustão significa uma queima controlada, que é o caso dos moto- res ciclo Otto e ciclo Diesel; enquanto que explosão é uma queima sem controle, como a que ocorre quando uma dinamite explode. Se a combustão ocorrer dentro do cilindro, que é o caso dos motores a gás, a óleo diesel, a gasolina, a querosene, a álcool e outras misturas dos vários combus- tíveis existentes, ele é chamado de motor de combustão interna, ou endotérmi- co. Já a conhecida máquina a vapor de James Watt, é um exemplo de motor de combustão externa, ou exotérmico. Muito bem, após ter conhecido detalhes sobre os motores alternativos e como se caracteriza seu funcionamento, convido você a aprender sobre os motores ro- tativos. 2 COLOS ExCÊNTRICOS O virabrequim possui regiões onde são instaladas as bielas, e regiões onde o virabrequim é fixado no bloco do motor. Essas regiões são chamadas de colos, e os colos que fixam as bielas são deslocados do centro do eixo virabrequim, por isso são colos excêntricos. 2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 23 2.2.2 MOTORES ROTATIVOS O motor rotativo é conhecido também como motor Wankel, e utiliza rotores no lugar de êmbolos. Os rotores produzem diretamente o movimento giratório. Na figura a seguir você acompanha o funcionamento de um Motor Wankel, onde: a = Admissão e = Escape r = Rotor V = Vela Admissão Exaustão Compressão Combustão A E R V V V V A A A E E E R R R M at eu s H en riq ue M en de s (2 01 2) Figura 3 - Funcionamento motor Wankel Fonte: Adaptado de Wikipédia (2012) FIQUE ALERTA Os tempos do motor devem ocorrer em uma ordem sin- cronizada, desse modo, se o motor não funcionar de acor- do com esse sincronismo, podem surgir sérios danos aos seus componentes. Continue atento, pois o assunto que será abordado a seguir agregará para o entendimento do tópico “motores”! Siga em frente! MOTOres ciclO OTTO 24 2.3 caracteríSticaS conStrutivaS O motor de combustão interna é composto de três partes fundamentais: a) cabeçote - que aloja as câmaras de combustão, as válvulas e seus agrega- dos; b) bloco - que é a estrutura principal do motor onde estão os cilindros e êm- bolos; c) conjunto móvel (árvore de manivelas, bielas e outros elementos) - que transformam o movimento retilíneo alternado dos êmbolos em movimento de rotação. Observe, a seguir. Bí bl ia d o ca rr o (2 00 2) Figura 4 - Componentes básicos do motor O conjunto formado pelo cabeçote, bloco e partes móveis pode ser dispos- to em diferentes configurações. Normalmente, os motores do ciclo Otto ou ciclo Diesel são construídos com um ou mais cilindros. Motores monocilíndricos, ou seja, motores de apenas um cilindro são empregados em implementos agrícolas, motocicletas e pequenas embarcações. Os policilíndricos, com 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 ou mais cilindros, destinam-se a automóveis, locomotivas, navios e aviões. Os cilindros podem estar agrupados de várias formas em um motor, dando ori- gem a motores com diferentes deposições dos cilindros. Dessa maneira, os moto- res podem ser classificados como em linha, em “V”, em “W”, em “L” ou de cilindros opostos (que é popularmente conhecido como motor Boxer). 2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 25 Você quer conhecer as principais disposições dos cilindros? Então observe os três principais tipos de motores abaixo. a) Motor em linha: quando os cilindros estão alinhados longitudinalmente. Bí bl ia d o ca rr o (2 00 2) Figura 5 - Motor em linha b) Motor em v: quando os cilindros são colocados lado a lado, formando ân- gulos. Bí bl ia d o ca rr o (2 00 2) Figura 6 - Motor em “V” c) Motor com cilindros opostos: formado sempre por cilindros em números pares, um diante do outro. Bí bl ia d o ca rr o (2 00 2) Figura 7 - Cilindros opostos MOTOres ciclO OTTO 26 SAIBA MAIS Para conhecer mais sobre os motores ciclo Otto e outros sistemas mecânicos, leia o jornal “Oficina Brasil”. Lá, você encontra dicas de manutenção e explicações sobre o funcio- namento de diversos sistemas automotivos. Esse jornal pode ser encontrado em bancas de jornal, ou ainda, através de assinatura. Aqui você pôde perceber a composição do motor de combustão! O próximo foco de estudos será a respeito dos materiais empregados na confecção dos mo- tores. 2.4 materiaiS empregadoS Os motores podem ser usinados em ligas de alumínio, ou ferro fundido melho- rado, com a adição de outros metais. Entretanto, os cilindros são feitos separada- mente, em forma de camisas, e o bloco funciona apenas como um suporte para essas camisas, o qual pode ser confeccionado de ferro fundido3 comum. w ik im ed ia (2 01 2) Figura 8 - Bloco de ferro fundido É comum o alumínio e suas ligas serem utilizados para a fabricação do bloco de cilindros, ficando o ferro fundido restrito à fabricação das camisas. Isto ocorre porque o alumínio apresenta fácil usinagem, pouco peso e boa condução de ca- lor; enquanto o ferro fundido tem excelente qualidade de autolubrificação, devi- do ao grafite existente em sua composição. As ligas de alumínio tornaram-se muito resistentes com as tecnologias atuais, e são chamadas na indústria de duralumínio, devido ao fato de sua dureza e resis- tência terem aumentado consideravelmente. Acompanhe. 3 FERRO FuNDIDO É um tipo de metal que possui 45% de carbono, o que o torna muito duro e resistente a temperaturas, impactos, dilatações e outros fatores que possam causar a ruptura de outros metais mais frágeis. Note, a seguir. 2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 27 w ik im ed ia (2 01 2) Figura 9 - Cabeçote de alumínio A tecnologia empregada na fabricação dos blocos de motores e cabeçotes tem avançado constantemente, com o objetivo de aumentar a vida útil desses componentes, e ainda, reduzir o custo de fabricação dos mesmos. Tanto o bloco quanto o cabeçote são fabricados de ligas especiais, para que possam realizar seus trabalhos com eficiência e ainda ter sua durabilidade garantida. Acompanhe, na sequência, um relato que ilustra o tópico soldagem. caSoS e relatoS solda em ferro fundido funciona? Certo dia, Souza estava trabalhando em sua oficina quando apareceu um caminhão guincho, trazendo o veículo de um cliente, o Sr. Alcides. De- pois de descarregar o veículo, Souza conversou com Alcides, o qual lhe explicou que estava dirigindo seu veículo quando escutou um barulho muito forte e o carro começou a falhar. Como Alcides não sabia o que estava acontecendo, parou o carro e percebeu que embaixo do motor havia uma poça de óleo lubrificante. Souza abriu o capô do veículo e começou a analisar o motor, e facilmente identificou que a biela havia quebrado o bloco do motor. Com a autoriza- ção de Alcides, Souza desmontou completamente o motor para identifi- car a causa do defeito e a gravidade do estrago. A partir de então, Souza percebeu que o motor havia fundido o pistão e, por isso, ele ficou travado no cilindro. MOTOres ciclO OTTO 28 Como Alcides estava em uma velocidade considerável, a biela quebrou na região do pino e ficou trabalhando solta por alguns segundos. Este curto intervalo de tempo foi o suficiente para que ela quebrasse a lateral do bloco do motor. Alcides ficou apavorado, pois iria custar muito caro para colocar um blo- co de motor novo. Souza lhe explicou que o correto nesses casos é subs- tituir o bloco do motor, para garantir a qualidade do serviço e a vida útil dos componentes. Como Alcides tinha pouco dinheiro, Souza lhe recomendou que o bloco fossesoldado, pois assim, ele poderia utilizar por mais um tempo o mo- tor, trocando depois o bloco. Desta forma, Souza levou o bloco do motor a um experiente soldador para realizar o tamponamento do buraco que a biela fez. O soldador fechou o buraco com um pedaço adicional de metal, e expli- cou a Souza e Alcides que a solda em ferro fundido requer uma técnica específica, e por isso não é tão simples de fazê-la. Mas, como ele sabia utilizar essa técnica e tinha os equipamentos apropriados, o serviço ficou muito bom. Após a solda, Souza montou o motor novamente e finalizou o serviço, entregando o carro ao Seu Alcides, que ficou contente em ter seu veículo funcionando novamente. Percebeu que ótima solução foi dada ao automóvel de Alcides com a solda- gem do bloco de motor? Desta forma, ele economizou e pôde ter seu veículo em funcionamento mais uma vez! 2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 29 recapitulando Neste capítulo, você conheceu as principais características dos motores do ciclo Otto, sendo assim, você aprendeu sobre a história, os tipos de motores, as características construtivas, além dos tipos de materiais com os quais são fabricados. Com isso, você poderá identificar os diferentes tipos de motores e suas principais características. Com esses aprendizados, você poderá atuar na oficina de maneira mais eficiente, pois agora você está começando a adquirir conhecimentos es- pecíficos sobre os motores ciclo Otto. Assim, após concluir este capítulo, você poderá continuar seus estudos, conhecer perfeitamente os princi- pais componentes do motor e identificá-los com precisão. Necessitan- do rever conceitos, retome os conteúdos já estudados e consolide sua aprendizagem. 3 componentes do motor ciclo otto Antes de conhecer o funcionamento dos motores ciclo Otto é importante que você conheça os principais componentes que são empregados na construção desses motores. Após conhecê- -los, você terá uma visão mais ampla do funcionamento dos motores e de seus sistemas e com- ponentes. Ao final do estudo deste capítulo, você terá adquirido conhecimentos que lhe servirão de base para: a) reconhecer os componentes fixos do motor; b) identificar e aplicar os componentes móveis do motor; c) reconhecer as características e o estado de conservação dos cabeçotes; d) identificar o estado de conservação e as características do bloco do motor. Prepare-se para embarcar nesta etapa que traz mais informações relevantes a sua perfor- mance profissional. MOTOres ciclO OTTO 32 3.1 componenteS FiXoS um motor ciclo Otto possui diversos componentes empregados em sua cons- trução. Para que seja possível uma identificação mais ampla, são classificados em móveis e fixos. Primeiramente, você conhecerá os componentes fixos, que são elementos que permanecem imóveis durante o funcionamento do motor. Inicial- mente, você verá a junta do cabeçote. 3.1.1 JuNTA dO cAbEçOTE A junta do cabeçote é um desses componentes fixos, pois se mantém inalte- rada durante o funcionamento do motor, apesar de sofrer dilatações devido ao calor proveniente da combustão que ocorre dentro dos cilindros do motor. Por muito tempo as juntas de cabeçote foram fabricadas em amianto, com reforços metálicos para resistir às altas temperaturas e pressão causadas pela combustão da mistura. Atualmente, as juntas de cabeçote estão sendo fabricadas, em sua maioria, com diversas camadas de metal, o que faz com que recebam o nome de juntas metálicas ou multilayer (multicamadas). A junta de cabeçote faz a vedação entre o cabeçote e o bloco do motor e isola os condutos, orifícios e câmaras, para que cada componente cumpra suas fun- ções sem interferir nas dos outros. Isso é possível porque as perfurações da junta, do cabeçote e do bloco se correspondem perfeitamente. Como a junta sofre esmagamentos durante a instalação do cabeçote, ela deve ser substituída toda vez que o motor for desmontado ou o cabeçote for retirado. Você sabe qual é uma das principais funções da junta do cabeçote? Boa pergunta, não é mesmo? Bem, certamente é a de vedar o espaço existente entre o cabeçote e o bloco do motor, mas ela também funciona como um componente de segu- rança, exercendo uma função parecida com a de um fusível, pois ela se danifica antes que algo mais grave aconteça com o motor. É importante ressaltar que, se a superfície do bloco do motor, ou do cabeçote, não estiver adequada, a junta do cabeçote não conseguirá fazer uma vedação eficiente. Além disso, a face do bloco e a face do cabeçote não podem estar em- penadas, caso contrário, a vedação será prejudicada. Agora confira outros componentes fixos que permanecem imóveis durante o funcionamento do motor: as guias de válvulas. 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 33 3.1.2 GuIAS dE VáLVuLAS As guias de válvulas são componentes fixos fabricadas em latão, ferro fundi- do ou aço. Têm forma cilíndrica e são colocadas sob interferência em perfurações existentes no cabeçote. Em geral, a extremidade superior da guia tem forma cô- nica para evitar o acúmulo de óleo lubrificante que poderia vazar para dentro das câmaras de combustão. Essas guias de válvulas servem de suporte para o trabalho alternativo das vál- vulas, pois seu diâmetro interno é usinado1 ligeiramente maior que o diâmetro externo da válvula, gerando uma pequena folga, tornando possível que a válvula deslize suavemente dentro do guia.. 3.1.3 SEdES dE VáLVuLAS As sedes das válvulas também são colocadas em seus alojamentos com in- terferência, ou podem fazer parte do próprio cabeçote. Quando a sede da válvula é fabricada separada do cabeçote, é possível realizar sua substituição, desde que, em seguida, seja realizado um assentamento das válvulas. Entretanto, no caso das sedes usinadas diretamente do cabeçote, é preciso retificar as sedes e, caso não seja mais possível realizar essa retífica, o cabeçote deve ser substituído por completo. As sedes de válvula são buchas curtas e metálicas, com uma das extremidades de formato cônico. Elas se encaixam nos alojamentos de mesmo formato situados nos rebaixos do cabeçote que formam as câmaras de combustão. Veja a figura, na sequência. 1 usinado: palavra originária de usinagem que significa o ato ou efeito de usinar. Submeter um material bruto à ação de uma máquina e/ou ferramenta, para ser trabalhada. MOTOres ciclO OTTO 34 Válvula Guia Sede Lu iz M en eg he l ( 20 12 ) Figura 10 - Sedes e guias de válvulas Fonte: Fiat Automóveis (2006, p. 70) O ângulo de inclinação das sedes é igual ao ângulo da face de assentamento das válvulas, para que se acoplem perfeitamente e causem a vedação da câma- ra de combustão durante a compressão da mistura. Como estão submetidas a temperaturas elevadas, as sedes são fabricadas de aços especiais para resistirem a desgastes e deformações. Chegou a vez de você conhecer como funciona a câ- mara de combustão. 3.1.4 câMARA dE cOMbuSTãO A câmara de combustão foi projetada para que o aumento da chama da com- bustão aconteça o mais rápido possível. Durante a combustão da mistura ar/com- bustível, ocorre uma enorme dispersão de energia e calor, e esta energia é que empurra o pistão para baixo, realizando o movimento retilíneo descendente do êmbolo e da biela. Nos motores Flex, gasolina e álcool a vela de ignição é instalada em uma po- sição estratégica para aproveitar ao máximo toda a queima da mistura ar e com- bustível. Sendo assim, o formato da câmara de combustão e a posição da vela de ignição influenciam no formato de dispersão da energia e do calor gerado pela combustão, o que torna uma combustão eficiente conforme o projeto do motor. Próximo componente fixo: cilindros do motor. 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 35 3.1.5 cILINdROS dO MOTOR Para que os pistões do motor possam realizar o movimento alternativo de su- bida e descida, é preciso que exista um componente que sirva de apoio a esse pistão e ainda auxilie na combustão e dispersão do calor. Esses componentes são os cilindros do motor. Oscilindros podem ser classificados em cilindros fixos e cilindros móveis. Esses cilindros móveis também são conhecidos por cilindros encamisados. Na maio- ria dos motores os cilindros fazem parte do bloco do motor, sendo usinados no próprio bloco, sendo conhecidos assim, como cilindros fixos. Em outros motores, os cilindros são encaixados no bloco do motor. Neste caso recebem o nome de camisas, e a colocação do cilindro no bloco é chamada de encamisamento. Estes cilindros são feitos de aço e podem ser chamados de: camisa seca, quan- do o líquido de arrefecimento não tem contato direto com o cilindro; ou camisa molhada (ou úmida), quando a superfície externa do cilindro fica em contato di- reto com o líquido de arrefecimento. Na parte interna do cilindro é feito o brunimento, que são pequenos riscos em forma de ângulos, os quais possuem o objetivo de reter o óleo lubrificante que escorre pelas paredes do cilindro e facilitar o trabalho dos anéis de segmento, permitindo um escorregamento suave dos anéis pelas paredes do cilindro. Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 11 - Camisa seca e camisa úmida MOTOres ciclO OTTO 36 3.1.6 cASquILhOS Também denominado de bronzina, o casquilho serve de guia e apoio para o órgão giratório em regime de velocidade e cargas elevadas. Acompanhe! Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 12 - Bronzina do motor É produzido a partir de um conjunto de ligas metálicas , para suportar as pres- sões e as elevadas velocidades de rotação, possui um revestimento de material especial antrifricção, com o objetivo de reduzir o atrito e o desgaste das peças. No orifício do pé da biela existe uma bucha que possui a mesma função do casquilho, servindo de guia e apoio para o pino de pistão. Essa bucha é fabricada de maneira semelhante ao casquilho, possuindo revestimento antifricção. Obser- ve a ilustração, a seguir. sk an pa rt s (1 99 2) Figura 13 - Bucha de biela FIQUE ALERTA O formato do desgaste da bronzina pode indicar a causa do defeito, ou ainda, a maneira como ele ocorreu. 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 37 Que importante foi este momento de estudos! Após você ter conhecido o comportamento dos componentes fixos (que são elementos que permanecem imóveis durante o funcionamento do motor), peço sua atenção para focar nos componentes móveis do motor, o próximo assunto a ser abordado! Siga em fren- te! 3.2 componenteS móveiS Como você viu, o motor possui componentes fixos que realizam algumas das funções vitais do motor ciclo Otto. Agora, você conhecerá os principais compo- nentes móveis dos motores ciclo, conhecendo suas características e principais funções. Inicialmente, você verá o eixo de comando de válvulas e dispositivos. 3.2.1 EIxO dE cOMANdO dE VáLVuLAS E dISpOSITIVOS A árvore comando de válvulas é o principal componente do mecanismo de distribuição mecânica, pois é a responsável pela regulagem das fases de admis- são e descarga do motor, realizando a abertura e permitindo fechamento das vál- vulas no momento adequado a cada tempo do motor, e em cada cilindro. O comando de válvulas é acoplado ao virabrequim por meio de uma engre- nagem, que é ligada a uma correia dentada da distribuição, ou a uma corrente metálica, conforme o projeto do sistema de distribuição do motor em questão. Assim, as duas árvores giram de maneira sincronizada. Observe a figura. Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 14 - Comando de válvulas e dispositivos A árvore de comando de válvulas tem a função de sincronizar a abertura e o fechamento das válvulas com os movimentos dos êmbolos; estabelecer a ordem de ignição dos cilindros; além de ser uma das responsáveis pelo limite de rotação do motor. Dependendo da marca e do tipo de motor, essa árvore é instalada no bloco do motor ou no cabeçote. Chegou o momento de conhecer mais um com- ponente móvel: as válvulas! MOTOres ciclO OTTO 38 3.2.2 VáLVuLAS Você sabe qual a função da válvula? Bem, a função da válvula é controlar a en- trada da mistura ar/combustível e a saída dos gases provenientes da combustão. Além disso, as válvulas não permitem que a mistura passe para fora da câmara de combustão durante a compressão e a combustão. Elas são feitas de aço e devem suportar altas temperaturas. A forma da válvula é de uma haste cilíndrica, com uma das pontas em forma de disco, chamada ca- beça. Na outra ponta há uma canaleta, onde é instalada uma chaveta que trava o prato que serve de apoio para a mola da válvula. Note a figura, na sequência. Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 15 - Arquitetura das válvulas A válvula pode ser confeccionada conforme o formato da câmara de combus- tão, assim, ela pode ter o formato plana, côncava ou convexa. Quanto à função, as válvulas podem ser de admissão ou de descarga. As de descarga são menores que as de admissão, pois a pressão dos gases durante a descarga facilita sua saída da câmara de combustão. Veja, na figura a seguir, os principais tipos de válvulas. 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 39 Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 16 - Arquitetura de cabeça de válvulas Agora você terá contato com mais um componente: a mola da válvula! 3.2.3 MOLA dA VáLVuLA Sabe onde ficam alojadas estas válvulas? Pois bem, elas ficam alojadas nas guias de válvulas do cabeçote, e se movimentam para cima e para baixo, com- primindo e expandindo os elos da mola. Para que as válvulas fiquem presas e possam se movimentar, elas são montadas sobre alguns dispositivos compostos de luvas, chavetas e molas. O conjunto de válvulas pode vir com uma ou duas mo- las, sendo uma dentro da outra, as quais envolvem a haste da válvula, fazendo-a retornar para a sede. Confira a figura, a seguir. Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 17 - Dispositivos da válvula MOTOres ciclO OTTO 40 Para o perfeito acoplamento da mola existem dois pratos, sendo um superior e outro inferior, que fazem com que a haste da válvula fique centralizada dentro das molas. A seguir, você terá sua atenção voltada para os tuchos! 3.2.4 TuchOS Saberia dizer do que são fabricados estes elementos? Ótima pergunta! Os tu- chos são fabricados de aço especial, o que lhes garante maior durabilidade. Mas para que serve o tucho? Ele tem a finalidade de fazer a ligação do came do co- mando de válvulas com o pé da válvula. O tucho pode ser mecânico, o que exige a regulagem da folga através de pastilhas instaladas entre o tucho e o comando de válvulas, ou pode ser hidráulico. Neste caso, não é necessário realizar a regulagem da folga, pois o sistema hidráulico compensa o desgaste do comando e do tucho. Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 18 - Tucho hidráulico O tucho hidráulico possui uma câmara de óleo no interior, alimentada pelo sis- tema de lubrificação do próprio motor. O interior do tucho hidráulico é cilíndrico, com um êmbolo movendo-se entre as duas câmaras: superior e inferior. A válvula de esfera controla um canal que liga uma câmara à outra. O óleo sob pressão possibilita ao tucho funcionar sem folga, autoajustando seu comprimen- to. Elimina-se, assim, o ruído que caracteriza a batida de válvulas. Observe, na figura a seguir, o que ocorre durante o funcionamento do motor, e a ação do tucho hidráulico. 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 41 1 2 3 4 5 X Y A B C 1. Came do comando de válvulas 2. Carcaça do tucho hidráulico 3. Câmara de óleo 4. Êmbolo do tucho hidráulico 5. Válvula X. Folga entre o tucho e a válvula Y. Folga entre o tucho e o came Entrada de óleo Movimento das peças A,B,C. Posições M er ce de s- Be nz (2 00 4) Figura 19 - Funcionamento do Tucho hidráulico Na sequência, você saberá detalhes acerca do êmbolo. Confira! 3.2.5 ÊMbOLO O êmbolo, também denominado de pistão, é uma peça de forma cilíndrica, geralmente de liga de alumínio, fechado na parte superior e aberta na parte infe- rior, adaptando-se perfeitamente ao diâmetro do cilindro ou à camisa do motor. O pistão transmite,através de um movimento alternado, a força proveniente da pressão dos gases em expansão, por intermédio do pino e da biela para o virabre- quim. Acompanhe! Fi at A ut om óv ei s ([2 0- -? ]) Figura 20 - Pistão com anel autotérmico MOTOres ciclO OTTO 42 O formato da cabeça do pistão influencia diretamente na forma de expansão dos gases e da energia resultantes da combustão da mistura ar/combustível. No pistão existe uma região chamada de saia do pistão, a qual é a parte inferior do êmbolo. A saia do pistão tem como principal função manter o pistão balanceado no interior do cilindro durante o movimento retilíneo do conjunto formado pelo pistão e biela. Essa região possui pequenas ranhuras para facilitar o transporte do óleo lubrificante até as paredes do cilindro, visando manter a lubrificação adequa- da impedindo o aparecimento de arranhões tanto nas paredes do cilindro como no pistão. Para a saia do pistão atuar da maneira correta, ela precisa ter um diâ- metro externo ligeiramente maior que o do restante do pistão, pois possui uma menor dilatação em função de ter uma maior dissipação de calor. Para diminuir a região de atrito da saia do pistão com os cilindros do motor, na região do pino eles são usinados rebaixos e, atualmente, têm sido substituídos por chapas auto- térmicas, que auxiliam a diminuir e dissipar o calor na região do pino do êmbolo. No meio do pistão há a região de encaixe do pino que o liga com a biela. Além disso, existem canaletas na cabeça do pistão que permitem o acoplamento dos anéis de segmento, os quais você conhecerá em seguida. Cabeça Zonas de anéis Alojamento do pino Canaleta para anéis de compressão Canaleta para anéis de óleo Zona de fogo Fenda longitudinal Saia Jo sé d e A ze ve do (2 00 3) Figura 21 - Partes do pistão Fonte: SENAI (2003, p. 37-38) 1 INTERFERÊNCIA Quando um determinado componente é instalado sob uma grande pressão, é correto dizer que foi instalado sob interferência, como por exemplo, um rolamento que não entra livremente com a mão, necessitando de uma prensa hidráulica. 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 43 SAIBA MAIS Quer entender melhor sobre componentes fixos e móveis do motor? Basta acessar o site na sequência, e ficar bem in- formado: <http://www.br.mahle.com/MAHLE_South_Ameri- ca/pt/Products/Pistons-and-Engine-Components>. Logo abaixo da região dos anéis de segmento, existe um local apropriado para o alojamento do pino do pistão. Esse pino é quem faz a ligação entre o pino e a biela. Conforme o projeto de cada fabricante, é possível utilizar três configurações diferentes de fixação do pino do êmbolo. Quer conhecer quais são esses tipos? Então, veja a seguir, como se classificam os pinos dos êmbolos. 3.2.6 pINO FLuTuANTE Pino flutuante é a denominação dada ao pino que gira livre no êmbolo e na biela, ou seja, ele desliza livremente pelos dois componentes. O que firma o pino para que ele não escape do pistão são dois anéis trava, instalados um de cada lado do pistão. Para evitar a raspagem das pontas do pino nas paredes do cilin- dro, existem anéis trava com estrutura elástica, os quais são fixados em canaletas existentes nas extremidades do orifício do pino no pistão. Acompanhe, a seguir. Pino Êmbolo Anel trava Biela Jo sé d e A ze ve do (2 00 3) Figura 22 - Pino flutuante Fonte: SENAI (2003, p. 39) MOTOres ciclO OTTO 44 3.2.7 pINO SEMIFLuTuANTE Pino semiflutuante é como se chama o pino que é fixo na biela e desliza livre- mente no pistão. Essa fixação pode ser realizada por meio de um parafuso ou por interferência1. Observe a figura a seguir. Pino semiflutuante fixado à biela por parafuso Pino semiflutuante fixado à biela por interferência Jo sé d e A ze ve do (2 00 3) Figura 23 - Pino semiflutuante Fonte: SENAI (2003, p. 39) Agora veja detalhes sobre o pino fixo. 3.2.8 pINO FIxO O pino fixo é assim chamado quando é fixo ao êmbolo do motor, podendo ser fixado por meio de um parafuso ou por interferência, como no caso do pino semiflutuante. A diferença é que o pino fixo é preso ao êmbolo, enquanto que o pino semiflutuante é fixado à biela do motor. Confira! Jo sé d e A ze ve do (2 00 3) Figura 24 - Pino fixo Fonte: SENAI (2003, p. 40) 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 45 Após você analisar as três configurações diferentes de fixação do pino do êm- bolo, prepare-se para aprender sobre os anéis de motor. 3.2.9 ANéIS dE MOTOR Os anéis de seguimento são instalados na cabeça do êmbolo, têm a forma cir- cular e são fabricados em ferro fundido ou com materiais especiais. Os anéis cumprem as funções de vedação entre o cilindro e o pistão, impedin- do a saída da mistura ar/combustível na compressão, ou dos gases na combus- tão. Eles também dissipam o calor, transferindo a elevada temperatura gerada na combustão, passando dos êmbolos para os cilindros e, consequentemente, para o sistema de arrefecimento. E por fim, controlam a lubrificação dos cilindros, man- tendo as paredes dos cilindros com uma fina camada de óleo. Saiba como são classificados estes anéis! Os anéis são classificados em três tipos: o anel de Fogo é o primeiro anel, assim é conhecido por ser o único a entrar em contato com a combustão, mas também é conhecido como anel de compressão. O segundo anel é conhecido como anel raspador, pois tem como função raspar o excesso de óleo da camisa. O terceiro anel é o anel de óleo, que tem por função lubrificar a lateral do cilindro e do pistão. Todos os três têm uma posição exata de montagem, que consiste em montar sua marca para cima e suas pontas uma longe da outra,geralmente, dispostas a 120º uma da outra. Note a figura, a seguir. Primeiro anel (Marca “R”) Segundo anel (Marca “RN”) Primeiro anel Segundo anel Anéis lateraisEspaçador Anel de óleo A: 20 mm ou mais Primeiro anel Segundo anel RN 120° 120°120° A A R IN H on da ([ 20 -- ?] ) Figura 25 - Anéis do pistão do motor MOTOres ciclO OTTO 46 Mas, lembre-se, cada fabricante pode definir procedimentos diferentes de montagem; portanto, sempre consulte o manual de reparação do veículo Chegou a vez de você aprofundar os conhecimentos acerca da biela do motor! 3.2.10 bIELA dO MOTOR A peça que transmite os movimentos retilíneos dos pistões às manivelas da árvore de manivelas é chamada de biela. Ela é feita de aço-liga e em seu pé en- contra-se um furo para que se coloque um pino, que é ligado ao pistão, através de bucha ou sob interferência mecânica. Veja na sequência! Jo sé d e A ze ve do (2 00 3) Figura 26 - Biela do motor Fonte: SENAI (2003, p. 35) A biela é constituída por três partes principais: o pé, que é a parte ligada ao pistão; o corpo, que é a parte central da biela e a cabeça, que é a região ligada ao virabrequim. Além dessas três partes, ainda existe a capa, que faz a função de mancal de fixação da biela ao virabrequim, ou seja, realizando o fechamento da biela no entorno do moente da árvore de manivelas. Veja agora como é constituída a árvore de manivelas. 3.2.11 áRVORE dE MANIVELAS A árvore de manivelas é composta por várias manivelas, dispostas em ângulos diferentes. A manivela é um dispositivo com a função de fazer um movimento de rotação de um eixo, utilizando pouco esforço. 3 COMPONENTES DO MOTOR CICLO OTTO 47 As manivelas são acionadas pelas bielas, dentro do tempo de combustão de cada cilindro. Fi at A ut om óv ei s (2 00 6) Figura 27 - Árvore de manivela As partes da árvore de manivelas que correspondem ao eixo da árvore cha- mam-se munhões. Os munhões são assentados nos mancais fixos do bloco sobre casquilhos, sendo assim, são os munhões que ficam fixos ao bloco do motor, dan- do sustentação ao movimento do virabrequim. As manivelas giram em torno dos munhões, dando-lhes o movimento de rotação, essas manivelas são chamadas de moentes, e nos moentes são fixadas as bielas do motor. Muito esclarecedores todos os conceitos aprendidos até aqui! Desta forma, você incrementa
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