Partes Componentes do Motor

São denominados componentes, as partes auxiliares que trabalham em conjunto para o funcionamento do motor.

Os principais componentes de um motor de combustão interna se dividem em dois grupos, componentes fixos e componentes móveis.

Os componentes fixos são compostos pelos seguintes elementos: bloco do motor, cabeçote e o cárter;
Os componentes móveis são: pistão, camisas, biela, virabrequim, válvulas de admissão, válvulas de escape e árvore de comando de válvulas, guias e sede das válvulas, porcas, molas, bucha do balancim, parafuso regulador, mancais, tuchos, casquilhos ou bronzinas, compensadores de massa, volante, juntas, etc.


 Componentes fixos dos motores:

1 - Bloco do motor

O bloco é considerado a principal estrutura ou o corpo do motor. Nele, direta ou indiretamente, são acoplados os componentes que compõem o motor.

Bloco do motor

A construção do bloco envolve requisitos tecnológicos que levam em consideração o modelo do motor, as altas temperaturas, as pressões de trabalho e as características do material, tais como dilatação e contração. Após a fundição, o bloco passa por processo térmico de normalização e, após, é encaminhado para usinagem.

O bloco é usinado para permitir a passagem do óleo e da água que farão parte dos sistemas de lubrificação e de arrefecimento respectivamente e da montagem dos demais componentes que serão acoplados a ele: árvore do comando de válvulas, cabeçote, cárter, etc.

Os materiais utilizados no bloco do motor incluem o ferro fundido, alumínio fundido, alumínio forjado e aço forjado usualmente soldado. O tipo apropriado depende, principalmente, das considerações do tipo de motor e dos custos de fabricação.

Motores modernos utilizam o alumínio e ligas em lugar do ferro fundido, obtendo como principais resultados melhor dissipação de calor e redução do peso. Alguns blocos possuem cilindros removíveis em formato de tubos os quais formam as paredes do cilindro no bloco propriamente dito, denominados “camisas”. As camisas podem ser úmidas, quando o líquido de arrefecimento está em contato direto com a camisa e que entre si trocam calor; ou secas, quando o líquido de arrefecimento não está em contato direto com a camisa.

Camisa para bloco do motor

Na parte inferior do bloco estão os alojamentos dos mancais centrais, onde se apoia o virabrequim. Nos motores com movimento do virabrequim horizontal (Fusca) de cilindros opostos, o eixo de manivelas acha-se no centro do bloco. Este, por sua vez, é composto de duas partes justapostas, afixadas por parafusos.

Nos motores refrigerados a ar os cilindros são separados e circundados por aletas, cuja finalidade é aumentar a superfície de transferência de calor.

Motor boxer

Quando os cilindros são fixos no bloco, formando uma só peça, dizemos que o bloco é integral, também chamado de monobloco. O bloco integral, quando comparado aos de cilindros substituíveis (camisados), apresenta desvantagem de só poder ser submetido a um número limitado de retíficas em seus cilindros, devido à diminuição da espessura de suas paredes. Em casos extremos, quando o bloco integral não suportar mais retíficas, pode-se efetuar o encamisamento, isto é, o bloco é retificado e um cilindro de menor diâmetro é prensado dentro dele, como se fosse um cilindro substituível.

Bloco do motor com detalhamento do encamisamento

2 - Cabeçote

O cabeçote tem a função de tampar os cilindros, formando a câmara de combustão na parte superior do bloco do motor. 

Cabeçote do motor 4 cilindros

Nele, ocorrem altas pressões por conta do pistão que comprime a mistura, no caso do ciclo Otto, ou o ar, no caso dos motores de ciclo Diesel. Geralmente, possui orifícios com roscas onde são fixadas as velas de ignição ou os bicos injetores e alojadas as válvulas de admissão e escape ou descarga. A união do bloco com o cabeçote, em razão da total vedação, requer uma junta de amianto revestida de metal. Os motores refrigerados a água usam cabeçotes de ferro fundido ou ligas de alumínio, quando há necessidade de redução de peso ou para melhorar a condução de calor, uma vez que impedem a formação de pontos quentes nas paredes internas do cabeçote.

Em alguns motores o cabeçote abriga o eixo de cames ou comando de válvulas responsável pela abertura e fechamento das válvulas. 

O cabeçote é um dos elementos mais suscetíveis a problemas no projeto dos motores. Geralmente combina problemas estruturais, fluxo de calor e escoamento de fluido em uma forma complexa.

 Admissão e descarga do ar no cabeçote

3 - Cárter

Parte inferior do bloco. Cobre os componentes inferiores do motor e serve de depósito para o óleo lubrificante desse.

O cárter de um motor é constituído de ferro ou alumínio fundidos. Forma a parte principal do bloco do motor que contém o virabrequim e a bomba de óleo. As extremidades do cárter têm, frequentemente, garras destinadas à fixação do motor. As paredes extremas e as divisórias internas suportam os mancais do virabrequim. A parte inferior do cárter forma o depósito de óleo lubrificante.

É constituída por chapa de liga de alumínio.

Cárter e Junta de vedação

A união do bloco com o cárter, em razão da necessidade de total vedação, requer uma junta com material que evite vazamentos por razão do aquecimento e dilatação dos metais.

Componentes móveis dos motores: 

1 - Válvulas

São elementos metálicos responsáveis pela vedação da abertura de admissão do ar e pela vedação dos orifícios de saída dos gases da combustão. Existem dois tipos de válvulas:

Válvulas de admissão e Válvulas de escape.

A primeira abre-se para permitir a entrada da mistura combustível/ar (ou ar puro, conforme o caso) no interior dos cilindros. A outra, de escape, abre-se para dar saída aos gases queimados na combustão.

Alguns motores possuem válvulas laterais, ou seja, válvulas dispostas ao lado dos cilindros. Essa disposição clássica assegura um funcionamento silencioso.

Disposição das válvulas de admissão e escape no cabeçote 

Motores com válvulas suspensas possuem válvulas colocadas sobre os cilindros. Essa disposição permite uma forma mais racional da câmara de combustão, favorece a potência do motor e um rendimento térmico superior. A posição das válvulas suspensas determina melhor rendimento aos altos regimes e convém aos motores potentes de relação volumétrica elevada.

Mecanismo de acionamento das válvulas no cabeçote

As válvulas suspensas podem ser acionadas:

• Por hastes e balancins com eixo de cames no cárter.

• Por balancins com eixo de cames suspenso.

• Por eixo de cames suspenso com impulsos diretos sobre as válvulas.

A ligação do virabrequim e do eixo de cames é feita por meio de engrenagens, por corrente (corrente silenciosa), ou através de uma correia de borracha com arames de aço ou alma de aço denominada correia dentada. A fixação direta das válvulas permite obter uma abertura rápida, particularmente, em regimes muito altos, sendo reduzida ao mínimo a inércia das peças de movimento alternado.

O conjunto responsável pelo acionamento das válvulas, compreende o tucho e uma haste que o interliga ao balancim, apoiando-se diretamente sobre a válvula. No momento em que o eixo comando de válvulas gira, o ressalto deste ou came aciona o tucho que, por sua vez, move a haste, fazendo com que o balancim transmita o movimento à válvula, abrindo-a. Há um conjunto destes (tucho, haste, balancim) para cada ressalto, um para cada válvula, tanto de admissão quanto de escape.

Posição da válvula e seus componentes 

Os pinhões de distribuição são os elementos responsáveis pela transmissão do movimento do virabrequim ao eixo de cames. Nos motores de 4 tempos, a relação de rotação da árvore de manivelas para a árvore do comando de válvulas ou eixo de cames é de 2:1, isto é, a cada duas voltas da árvore de manivelas, o eixo de cames realiza somente uma. Isso ocorre devido ao fato de o motor necessitar de duas voltas no virabrequim para completar a realização de um ciclo.

Motor com duplo comando de válvulas

Definição de Motores

Motor é um dispositivo que converte qualquer forma de energia em trabalho mecânico, de forma a impelir movimento a uma máquina ou veículo.

O motor de combustão transforma energia térmica (calorífica) em trabalho mecânico (energia mecânica).

Esquema dos requisitos de um motor para produção de trabalho

Quanto ao tipo de combustão, os motores podem ser:

Combustão externa: Estes tipos de motores são aqueles onde a queima de combustível ocorre fora do motor. O motor a vapor é um exemplo típico.

Nesse caso, a queima do combustível ocorre externamente para o aquecimento da caldeira, que produz o vapor que movimenta os pistões do motor. Como por exemplo uma locomotiva a vapor.

 

Motor a combustão externa

Combustão interna: Os motores a combustão interna são aqueles em que o combustível é queimado internamente.

Um mecanismo constituído por pistão, biela e virabrequim é que transforma a energia térmica (calorífica) em energia mecânica.

O movimento alternativo (vai e vem) do pistão dentro do cilindro é transformado em movimento rotativo através da biela e do virabrequim. 

Motor a combustão interna

História do Motor a Combustão Interna

A teoria básica dos motores à combustão interna de dois tempos foi constituída pelo francês Nicolas Léonard Sadi Carnot em 1824, enquanto o americano Samuel Morey desenvolveu a patente do primeiro motor à combustão interna a vapor no ano de 1826.

O primeiro motor a combustão interna foi construído pelo Engenheiro belga Jean Joseph Étienne Lenoir, por volta de 1860, a máquina de gás de Lenoir é considerada a primeira máquina de combustão interna executável, usando uma mistura de gás iluminado e ar no ciclo do motor. O movimento do pistão sugava a mistura de gás para o cilindro onde ele era aceso com uma faísca elétrica. A explosão movia o pistão para trás. No caminho, os gases de combustão eram expulsos enquanto que do outro lado do pistão, a indução e o processo de trabalho era repetido. A potência deste motor era muito pequena, alcançando apenas 1 cavalo-vapor.

  

  

           Joseph Étienne Lenoir 

Máquina de Lenoir

Em 1867, o alemão Nicolaus August Otto desenvolveu um motor melhor, o chamado motor atmosférico livre de pistão. O motor foi premiado com a medalha de ouro na Feira Mundial de Paris de 1867 apesar de fazer barulho enquanto operava. O fato decisivo foi que seu consumo de combustível era cerca de 60% mais favorável do que os motores produzidos por outros fabricantes.

Na primavera de 1876, unindo esforços com Gottlieb Daimler e Wilhelm Maybach, desenvolveram o “motor Otto”. Este era um motor a gás de quatro-tempos com carga compressa que inicialmente era movido com a ajuda de uma chama de gás como uma fonte externa de ignição. Logo após o fim do movimento do pistão durante a fase de compressão, a chama era introduzida no cilindro onde ela acendia a mistura de combustível e ar, sendo possível apenas a utilização de combustíveis gasosos.

O princípio básico era e continua sendo simples: o combustível é sugado, compresso e então entra em combustão. No quarto tempo, os gases de combustão são expelidos. 

Em pouco tempo o novo motor de Otto foi desenvolvido por Maybach ficando pronto para produção em série, sendo introduzido no mercado sob o nome de “Deutzer A-motor” com um motor de aproximadamente 3 cavalo-vapor. Em seguida, a potência do motor pôde ser elevada em 5 cavalo-vapor.

Em 1883, Otto finalmente construiu um motor que também usava petróleo.

   

           Nicolaus August Otto

Em 1886, o alemão Karl Friedrich Michael Benz patenteara o primeiro motor boxer, movido a gasolina e com cilindros opostos horizontalmente. Karl Benz também apresentou ao mundo o primeiro carro. O carro era basicamente formado por três pneus cujo tamanho era de um pneu de bicicleta, com o motor na traseira, uma tábua de madeira usada como chassi, apenas um banco e o volante, que era uma manivela. Este carro atingia a velocidade máxima de 8 Km/h.

Karl Friedrich Michael Benz

 

O primeiro carro criado por karl Benz

Em 1893, o engenheiro alemão Rudolf Christian Karl Diesel idealizou um dos mais importantes sistemas mecânicos da história da humanidade. Rudolf Diesel elaborou um motor a combustão interna a pistões que explorava os efeitos de uma reação química, um fenômeno natural, que acontece quando o óleo é injetado num recipiente com oxigênio, causando uma explosão ao misturar-se. Este motor, que Diesel denominou “motor térmico racional”, acabou ficando conhecido como motor Diesel.

Rudolf Christian Karl Diesel

Os motores modernos são derivados dos construídos por Otto e Diesel e as características básicas dos mesmos são as seguintes:

a) Motores de ciclo Otto: utilizam combustível de baixa volatilidade, como a gasolina e o álcool. Para ignição necessitam de centelha produzida pelo sistema elétrico.

b) Motores de ciclo Diesel: utilizam como combustível o óleo diesel. A inflamação do combustível injetado sob pressão na câmara de combustão ocorre pela compressão de ar e consequente elevação da temperatura.