Cilindros e outras peças do motor

Autor: 
Marshall Brain

O coração do motor é o cilindro, dentro do qual um pistão se move para cima e para baixo. O motor descrito acima tem apenas um cilindro, típico de cortadores de grama e de motocicletas de pequeno porte, mas a maioria dos carros tem mais de um cilindro (geralmente quatro, seis ou oito cilindros). Em um motor com vários cilindros, eles são dispostos de diversas maneiras. As principais configurações são em linha, em V ou plano (conhecido também como horizontal oposto ou boxer), como mostram as figuras abaixo.


Figura 2. Em linha - Os cilindros são alinhados em uma única bancada


Figura 3. V - Os cilindros são dispostos em duas bancadas, formando um ângulo entre si


Figura 4. Plano - Os cilindros são dispostos em duas bancadas, em lados opostos do motor

Há vantagens e desvantagens de cada configuração de motor em termos de suavidade, custo de fabricação e características diretamente ligadas à sua forma. Essas vantagens e desvantagens tornam cada um mais apropriado a certos tipos de veículo.

Tamanho do motor (cilindrada ou deslocamento volumétrico)

Desde os primórdios dos motores, convencionou-se classificá-los em tamanho por meio da cilindrada ou deslocamento volumétrico. Por se tratar de volume, ele é medido em litros ou cm³ (centímetros cúbicos; 1.000 centímetros cúbicos - ou 1.000 cm³ - equivalem a um litro).

Veja aqui alguns exemplos:

  • uma motosserra pode ter um motor de 40 cm³;
  • uma motocicleta pode ter um motor de 500 cm³ ou de 750 cm³;
  • um carro esportivo pode ter um motor de 5 litros (5.000 cm³).

A maioria dos motores dos carros comuns tem entre 1,5 litro (1.500 cm³) e 4 litros (4.000 cm³)

A cilindrada é obtida por simples cálculo. Toma-se a área correspondente ao diâmetro do cilindro (Pi x diâmetro elevado ao quadrado e dividido por 4) e multiplica-se pelo curso do pistão. Deve-se ter o cuidado de sempre considerar centímetros e não milímetros, pois estamos buscando centímetros cúbicos. Uma vez que se tenha a cilindrada de um cilindro, é só multiplicar o resultado pelo número de cilindros para obter a cilindrada do motor (desnecessário caso o motor seja de um cilindro apenas).

Se você tiver um motor de 4 cilindros e cada cilindro comportar meio litro, o motor inteiro é um "motor de 2 litros" - também se diz motor 2.0. Se cada cilindro tem capacidade de meio litro e há seis cilindros dispostos em V, você tem um "V6 de 3 litros", ou V6 3.0.

Geralmente a cilindrada dá idéia da potência que o motor pode produzir. Um cilindro que desloca meio litro pode comportar o dobro da mistura ar-combustível que um cilindro que desloca 1/4 de litro - pode-se esperar o dobro de potência no cilindro maior (caso todos os outros parâmetros sejam iguais). Um motor de 2 litros tem, em termos gerais, a metade da potência de um motor de 4 litros.

Para ampliar a cilindrada de um motor aumenta-se o número de cilindros ou o seu tamanho (ou as duas coisas). Outra maneira, junto com as providências acima ou não, é aumentar o curso dos pistões.

Outras partes de um motor

Motor de combustão interna

Vela de ignição
A vela de ignição fornece a centelha que provoca a ignição da mistura ar-combustível, para que ocorra a combustão. A centelha precisa ocorrer no momento exato para que as coisas funcionem bem.

Válvulas
As válvulas de admissão e de escapamento abrem no momento certo e deixam respectivamente entrar o ar e o combustível e sair os gases queimados. Observe que ambas as válvulas são fechadas durante a compressão e a combustão, mantendo vedada a câmara de combustão.

Pistão
O pistão é uma peça metálica cilíndrica, de liga de alumínio, que se move dentro do cilindro.

Anéis de segmento
Os anéis de segmento são uma vedação deslizante entre a borda externa do pistão e a parede interna do cilindro. Os anéis servem para:

  • impedir que a mistura ar-combustível e os gases de escapamento vazem da câmara de combustão para dentro do cárter de óleo durante a compressão e a combustão, respectivamente;
  • impedir que o óleo do cárter passe para dentro da zona de combustão, onde seria queimado e desperdiçado.

Na maioria dos carros que "queimam óleo" (e precisam ter seu nível completado - por exemplo a cada 1.000 km ou menos) o óleo queima porque o motor está desgastado e os anéis não vedam direito.

Biela

É uma haste que liga o pistão ao virabrequim. As duas pontas da biela podem girar, permitindo a mudança de ângulo à medida que o pistão se move e o virabrequim gira.

Virabrequim
O virabrequim transforma o movimento retilíneo do pistão em um movimento circular, como faz a manivela no brinquedo jack-in-the-box (boneco na caixa).

Cárter
O cárter envolve o virabrequim e também age como reservatório de óleo, que fica armazenado em seu fundo.

O que pode dar errado?
Ao sair certa manhã, seu motor gira, mas não dá pega... O que pode estar errado? Agora que você sabe como funciona um motor, é possível compreender o que pode impedir um motor de funcionar. Três problemas fundamentais podem acontecer: mistura inadequada de ar e combustível, falta de centelha ou falta de compressão. Outras centenas de pequenos problemas podem ocorrer, mas os citados acima são os "Três Grandes". Com base no motor simples que estamos discutindo, veja aqui um levantamento rápido de como esses problemas afetam seu motor:

Mistura inadequada - uma mistura inadequada ar-combustível pode ocorrer de várias maneiras:

  • a gasolina acabou e o motor recebe ar, mas não combustível;
  • a entrada de ar pode estar entupida, de modo que há combustível, porém não entra ar suficiente;
  • o sistema de combustível pode estar fornecendo combustível a mais ou a menos à mistura, significando que a combustão não poderá ocorrer de forma apropriada;
  • pode haver impurezas no combustível (como água no tanque de combustível) fazendo com que não seja possível a sua queima.

Falta de centelha - a centelha pode não ocorrer ou ser fraca por diversas razões:

  • se a vela de ignição ou o fio que chega à vela estiverem gastos, a centelha será fraca;
  • se o cabo estiver cortado ou faltando - ou se o sistema que manda a corrente de alta tensão pelo cabo não estiver funcionando corretamente - não haverá centelha;
  • se a centelha ocorre muito cedo ou muito tarde no ciclo (ou seja, se o ponto de ignição estiver muito fora do padrão), o combustível não sofrerá ignição no tempo certo e isso poderá causar vários tipos de problemas.

Muitos outros problemas podem acontecer. Por exemplo:

  • se a bateria estiver descarregada, o motor de partida não poderá girar o motor para fazê-lo funcionar;
  • se os mancais que permitem que o virabrequim gire livremente estiverem prendendo, ele não irá girar, impedindo o funcionamento do motor;
  • se as válvulas não abrirem e fecharem no momento correto ou simplesmente não abrirem, o ar não poderá entrar ou os gases de escapamento não poderão sair - e o motor não funcionará;
  • se alguém enfiar uma batata na ponta do cano de escapamento, os gases não poderão sair dos cilindros e o motor não funcionará;
  • se o óleo acabar e o motor vier a travar, os pistões não poderão se mover livremente, impedindo o funcionamento do motor.

Falta de compressão - se a carga de ar e combustível não puder ser comprimida de maneira apropriada, o processo de combustão não acontecerá corretamente. A falta de compressão pode ocorrer pelas seguintes razões:

  • os anéis de segmento estão gastos (permitindo que a mistura ar-combustível vaze pelos lados do pistão durante a compressão);
  • as válvulas de admissão ou de escapamento não estão vedando apropriadamente, permitindo o vazamento durante a compressão;
  • há um grande vazamento em um ou mais cilindros.

O vazamento mais comum em um cilindro ocorre onde a parte acima do bloco do motor (onde ficam as válvulas e as velas de ignição, e às vezes o comando de válvulas, também conhecida como cabeçote) se prende ao bloco. Geralmente, o bloco e o cabeçote são mantidos juntos com uma junta fina entre eles para assegurar uma boa vedação. Se a junta se rompe, desenvolvem-se pequenas fugas entre bloco e cabeçote.

Em um motor funcionando corretamente, todos esses fatores estão dentro da tolerância. Como você pode ver, um motor tem inúmeros sistemas que o ajudam a cumprir seu papel de converter combustível em movimento. A maioria desses subsistemas pode ser implementado usando tecnologias diferentes e melhores para aumentar o desempenho do motor. Nas próximas seções, abordaremos todos os subsistemas diferentes usados nos motores modernos.