Introdução

motores I e motores II

Alguma vez você abriu o capô do seu carro e ficou imaginando o que acontece lá dentro? Para quem não entende do assunto o motor de um carro pode parecer uma salada de metal, tubos e fios.

Pode ser só curiosidade, ou você talvez queira comprar um carro novo e tenha ouvido algo como "3.0 V6", "duplo comando no cabeçote" ou "injeção multiponto". Que coisas são essas?

Foto cortesia da DaimlerChrysler Motor do Jeep Grand Cherokee 2003

Não pare de ler este artigo, que explica o conceito básico de um motor e depois mostra em detalhes como todas as peças se ajustam, o que pode dar errado e como melhorar o desempenho.

O propósito do motor de um carro a gasolina (ou álcool, ou gás) é transformar em movimento o combustível - isso vai fazer o carro andar. O modo mais fácil de criar movimento a partir da gasolina é queimá-la dentro de um motor. Portanto, o motor de carro é um motor de combustão interna - combustão que ocorre internamente. Duas observações:

• há vários tipos de motores de combustão interna, também chamados de motores a explosão. Motores a diesel são um tipo e turbinas a gás são outro. Leia também os artigos sobre motores Hemi, motores rotativos e motores 2 tempos. Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens;

• também existem motores de combustão externa. O motor a vapor de trens antigos e navios a vapor é o melhor exemplo de motor de combustão externa. O combustível (carvão, madeira, óleo ou outro) é queimado fora do motor para produzir vapor, e este gera movimento dentro do motor. A combustão interna é muito mais eficiente (gasta menos combustível por quilômetro) do que a combustão externa, e o motor de combustão interna é bem menor que um motor equivalente de combustão externa. Isso explica por que não vemos carros da Ford e da GM usando motores a vapor.

Quase todos os carros atuais usam motor de combustão interna a pistão porque esse motor é:

• relativamente eficiente (comparado com um motor de combustão externa)
• relativamente barato (comparado com uma turbina a gás)
• relativamente fácil de abastecer (comparado com um carro elétrico)

Essas vantagens superam qualquer outra tecnologia existente para fazer um carro rodar.

Para compreender o funcionamento básico de um motor de combustão interna a pistão é útil ter uma imagem de como funciona a "combustão interna". Um bom exemplo é um antigo canhão de guerra. Você provavelmente já viu em algum filme soldados carregarem um canhão com pólvora, colocarem uma bala e depois o acenderem. Isso é combustão interna - mas o que isso tem a ver com motores?

Um exemplo melhor: digamos que você pegue um pedaço comprido de tubo de esgoto, desses de PVC, talvez com 7,5 cm de diâmetro e uns 90 cm de comprimento e feche uma das extremidades. Então, digamos que você espirre um pouco de WD-40 dentro do tubo, ou jogue uma gotinha de gasolina e em seguida empurre uma batata para dentro do cano. Assim:

Eu não estou recomendando fazer isso! Mas digamos que você tenha feito... Esse dispositivo é conhecido como canhão de batata. Com uma centelha é possível inflamar o combustível.

O interessante aqui, e a razão para falarmos de um dispositivo como esse, é que um canhão de batata pode arremessar uma batata a cerca de 150 metros de distância! Um pingo de gasolina armazena um bocado de energia.

Combustão interna
O canhão de batata usa o princípio básico de qualquer motor de combustão interna convencional (motor a pistão). Pôr uma pequena quantidade de combustível de alta energia (como a gasolina) em um reduzido espaço fechado e gerar uma centelha libera uma quantidade inacreditável de energia, na forma de gás em expansão. Essa energia pode ser usada para fazer uma batata voar 150 metros. Nesse caso, a energia é transformada em movimento da batata. Isso também pode ser usado para fins mais interessantes. Por exemplo, ao se criar um ciclo que permita provocar centenas de explosões por minuto e torne possível empregar essa energia de forma útil estará feita a base de um motor de carro!

Quase todos os carros atualmente usam o que é chamado de ciclo de combustão de 4 tempos para converter a gasolina em movimento. Ele também é conhecido como ciclo Otto, em homenagem a Nikolaus Otto, que o inventou em 1867. Os 4 tempos estão ilustrados na Figura 1. Eles são

• Admissão
• Compressão
• Combustão
• Escapamento

Figura 1

Como são os tempos

Na figura você percebe que uma peça chamada pistão substitui a batata no canhão de batata. O pistão está ligado ao virabrequim por uma biela. Conforme gira, o virabrequim "arma o canhão." Eis o que acontece à medida que o motor passa por esse ciclo:

1. A válvula de admissão se abre enquanto o pistão se move para baixo, levando o cilindro a aspirar e se encher de ar e combustível. Essa fase é a admissão. Somente uma pequena gota de gasolina precisa ser misturada ao ar para que funcione. (Parte 1 da figura)
2. O pistão volta para comprimir a mistura ar-combustível. É a compressão, que torna a explosão mais potente. (Parte 2 da figura)
3. Quando o pistão atinge o topo do seu curso, a vela de ignição solta uma centelha para inflamar a gasolina. A gasolina no cilindro entra em combustão, aumentando rapidamente de volume e empurrando o pistão para baixo. (Parte 3 da figura)
4. Assim que o pistão atinge a parte de baixo do seu curso, a válvula de escapamento se abre e os gases queimados deixam o cilindro através do tubo existente para esse fim. (Parte 4 da figura)

Agora o motor está pronto para o próximo ciclo, aspirando novamente ar e combustível.

Observe que o movimento que resulta de um motor de combustão interna é rotativo, embora os pistões se movam de forma linear, da mesma forma que o canhão de batata. Em um motor o movimento linear dos pistões é convertido em movimento rotativo pelo virabrequim. É esse movimento rotativo que permite fazer as rodas dos carros girarem.

Vamos ver agora todas as partes que trabalham juntas para fazer isso acontecer.