Motores de Combustão Interna: Ciclos Otto e Diesel 4T

Índice

1. Motor de Combustão Interna: História e Evolução

O **motor de combustão interna** desenvolve-se a partir da evolução do motor a vapor. A diferença entre eles é que o trabalho no motor de combustão interna é obtido a partir da mistura de ar e combustível, enquanto no motor a vapor, o trabalho é obtido a partir da pressão do vapor de água gerada por um motor de combustão externa.

• Em maio de 1876, Nikolaus Otto construiu o primeiro **motor a quatro tempos**.
• Em 1878, o escocês Dugald Clerk construiu o primeiro **motor a dois tempos**.

Gottlieb Daimler e Wilhelm Maybach, em 1882, montaram sua própria empresa, concentrando seus esforços na construção de um motor leve, de alta velocidade e a gasolina. Em 1886, um carro equipado com este motor atingiu a velocidade de 11 km/h. A Daimler Motor Company foi criada em 1890, alcançando uma enorme reputação. Esta reputação foi reforçada quando, em 1894, no primeiro carro de corrida entre Paris e Rouen, dos 102 carros que se retiraram, apenas 15 chegaram à linha de chegada, e todos estavam equipados com motores Daimler.

Em 1883, o engenheiro alemão Karl Benz criou a Benz e Companhia. Em janeiro de 1886, ele criou o que historicamente tem sido considerado o primeiro veículo equipado com um motor de combustão interna: um triciclo equipado com um motor de 4 tempos, construído sob a patente de Otto. Em julho do mesmo ano, iniciou a construção para o público. Em 1891, ele construiu seu primeiro carro de quatro rodas.

Na França, François-René Panhard e Émile Levassor fundaram a companhia Panhard & Levassor em 1888. Com motores Daimler, começaram a fabricar os primeiros carros franceses em 1891. Começaram então as construções coletivas, embora os veículos fossem artesanais; a construção em série ainda não existia, e o inventor era o responsável pela construção ou reparação posterior dos automóveis.

Em 1892, o engenheiro alemão Rudolf Diesel inventou um motor que funciona com combustível pesado e não precisa de sistema de ignição, sendo chamado de **motor Diesel**. Após cinco anos, em 1897 (corrigido de 1987), ele construiu o primeiro desses motores.

Em 1957, o alemão Felix Wankel testou com sucesso o novo **motor de pistão rotativo**, que é conhecido pelo nome de seu inventor, o **motor Wankel**. No entanto, o motor era muito complicado e, portanto, não teve sucesso no mercado automotivo.

Mundialmente, a indústria automotiva começou a emergir:

• Nos Estados Unidos, Henry Ford começou a história desta prestigiada marca em 1893, quando construiu seu primeiro carro em Detroit. Em 1903, fundou a Ford Motor Company.
• Em dezembro de 1898, em Billancourt, começou a história de outra grande marca, a Renault, nas mãos dos irmãos Marcel, Louis e Fernand Renault.
• No mesmo ano, os filhos de Adam Opel expandiram sua fábrica de máquinas de costura e bicicletas para a fabricação de automóveis.
• Em 1899, a Itália entrou no mundo automotivo com a criação da Fabbrica Italiana Automobili Torino (FIAT), por Giovanni Agnelli.

Em 1908, a Ford lançou o lendário Modelo T, que popularizou o automóvel ao reduzir substancialmente os custos de produção através de técnicas como o uso de tinta preta (que secava mais rápido e permitia reduzir o tempo de fabricação). Ainda assim, a produção francesa foi superior em números durante os primeiros anos do século XX.

Com a entrada da General Motors no mercado, baseada na absorção de várias pequenas fábricas, os Estados Unidos assumiram a liderança da produção, posição que mantêm até hoje.

As duas grandes marcas dos EUA instalaram-se na Europa, e por essa época a hegemonia em termos de produção era clara: Estados Unidos, França, Grã-Bretanha, Alemanha e Itália.

Embora a Alemanha nunca tenha sido o maior produtor de automóveis, criou o carro considerado por muitos como o carro do século XX: o Volkswagen Beetle ou Kaffer (1938), desenhado por Ferdinand Porsche a pedido de Adolf Hitler.

Durante a Segunda Guerra Mundial, a produção parou, pois quase todos os construtores se envolveram no fabrico de equipamento militar.

Após a guerra, a Ford e a General Motors tiraram proveito da situação, absorvendo alguns pequenos fabricantes. Os anos do pós-guerra foram caracterizados pelo desaparecimento de marcas lendárias, fusões e associações estratégicas. Essas fusões e aquisições continuam até hoje.

Na década de 80, o mercado do Leste, nomeadamente o japonês, adquiriu tal importância que ameaçou a hegemonia do mercado americano e europeu. Foi necessário aprender e adotar técnicas do Leste para continuar a liderar o mercado. Portanto, conceitos como *just-in-time* (produção otimizada) ou princípios Kaizen são universalmente aplicados hoje no mercado automotivo.

O último combate parece concentrar-se em **veículos híbridos**, com motores elétricos e de explosão ao mesmo tempo, uma luta liderada pelo mercado do Extremo Oriente.

Mas esta história não acaba aqui. Os motores elétricos estão cada dia melhores e mais confiáveis. Fala-se em automóveis sem condutor, motores de hidrogénio e muitas ideias para o futuro, em alguns casos mais do que pensamos. O carro é uma invenção muito jovem na história da humanidade, mas promete continuar por muitos anos, talvez com características muito diferentes das de hoje, mas continuará a ser um auto-móvel.

2. O Calor do Motor de Combustão Interna

O **motor de combustão interna** (Otto) transforma a energia térmica (explosão) em energia mecânica. Essa combustão ocorre dentro da própria câmara, por isso é chamado de motor de combustão interna.

Os motores de calor de combustão interna devem cumprir uma série de qualidades:

• **Bom desempenho:** ou seja, que se converta em trabalho a maior parte da energia produzida pela combustão.
• **Baixo consumo** em relação à sua potência: consumir a menor quantidade de combustível, mas aproveitá-lo ao máximo.
• **Baixa emissão de gases poluentes:** esta política está sendo aplicada na maioria dos carros para evitar emissões de CO2 para o ambiente.
• **Confiabilidade e durabilidade.**
• **Baixo custo** de fabricação e manutenção.

3. Classificação dos Motores de Combustão Interna

Motores de combustão interna podem ser classificados de acordo com diferentes aspetos:

A. Pelo modo de iniciar a combustão:

• Motores **Otto** (Ignição por Faísca).
• Motores **Diesel** (Ignição por Compressão).

B. Pelo ciclo:

• Motores **2 tempos**.
• Motores **4 tempos**.

C. Pelo movimento do pistão:

• Motores de **pistão alternativo**.
• Motores de **pistão rotativo**.

Motor Otto (Ignição por Faísca)

O tipo de motor convencional é o **Otto de quatro tempos**, também chamado de motor de combustão ou motor de ignição por faísca (MEP). A eficiência dos motores modernos SI é limitada por vários fatores, incluindo a perda de energia por atrito e resfriamento.

Em geral, a eficiência de um motor deste tipo depende do grau de compressão. Esta razão é geralmente de 8:1 ou 10:1 nos motores a gasolina mais modernos. Podem ser usadas taxas mais altas, como 12:1, aumentando assim a eficiência do motor, mas este projeto exige o uso de combustíveis de alta octanagem.

A potência máxima começa entre 5.000 e 7.000 rpm. A eficiência média de um bom motor a gasolina é de 20 a 25%: apenas um quarto da energia térmica é transformada em energia mecânica.

Motor Diesel (Ignição por Compressão)

Em teoria, o **ciclo Diesel** difere do **ciclo Otto** porque a combustão ocorre no último a volume constante, enquanto no Diesel é produzida a uma pressão constante. A maioria dos motores Diesel também são de quatro tempos, embora as fases sejam diferentes das dos motores a gasolina.

Na primeira fase, o ar é absorvido na câmara de combustão. Na segunda fase, a fase de compressão, o ar é comprimido para uma fração do seu volume original, o que o aquece a aproximadamente 440 ºC. No final da fase de compressão, o combustível vaporizado é injetado na câmara de combustão, resultando na ignição devido à alta temperatura do ar. Na terceira fase, a fase de energia, a combustão empurra o **pistão** para trás, transmitindo potência ao **virabrequim**. A quarta fase é, como nos motores Otto, a fase de ejeção (escape).

Alguns motores Diesel utilizam um sistema auxiliar de ignição para inflamar o combustível no arranque do motor e até que atinja a temperatura adequada.

A eficiência do motor Diesel depende, em geral, dos mesmos fatores que os motores Otto, e é superior à dos motores a gasolina, ultrapassando 40%. Este valor é alcançado com uma taxa de compressão de 14:1, o que exige um motor mais robusto. Os motores Diesel são geralmente mais pesados do que os motores a gasolina. Esta desvantagem é compensada por uma maior eficiência e pelo fato de utilizarem combustíveis mais baratos.

Os motores Diesel geralmente têm velocidades de motor menores, de 100 a 750 rotações do virabrequim por minuto (rpm), enquanto o motor Otto trabalha de 2500 a 5000 rpm. No entanto, atualmente, alguns tipos de motores Diesel trabalham em velocidades semelhantes às dos motores a gasolina, mas normalmente com maior deslocamento devido ao baixo rendimento do Diesel em comparação com a gasolina.

Motor de Quatro Tempos (Ciclo Básico)

O funcionamento básico do motor de combustão é o mesmo que o do motor de 2 tempos, mas com mais peças e mais movimentos.

Nota: O desenho do lado esquerdo (referência externa) está faltando uma válvula para tornar a imagem mais clara; sempre há duas válvulas: de escape e de admissão.

1. Passo 1 (Admissão): O **pistão** desce, enquanto a **válvula de admissão** se abre e a mistura de combustível e ar entra.
2. Passo 2 (Compressão): O **pistão** sobe, enquanto as **válvulas** estão fechadas, e comprime a mistura.
3. Passo 3 (Explosão/Expansão): A explosão ocorre e os gases exercem pressão sobre o **pistão**.
4. Passo 4 (Escape): O **pistão** sobe até o topo e abre a **válvula de escape** para liberar os gases.

Como se pode ver, o cilindro não tem bico de escape, pois permite a válvula de admissão e outra válvula. O ciclo de abertura e fechamento das **válvulas** é marcado pela volta do **virabrequim**, que por sua vez movimenta a **corrente da árvore de cames**. Esta, ao girar, pressiona o braço do balancim que pressiona a válvula para abrir (por padrão, devido à mola, a válvula está sempre fechada em repouso).

O ciclo completo é:

1. O **pistão** desce, enquanto a abertura da **válvula de admissão** permite a entrada de ar/combustível.
2. O **pistão** sobe ao fechar a válvula e comprimir a mistura.
3. A explosão ocorre e os gases exercem pressão sobre o **pistão**.
4. O **pistão** sobe até o topo e abre a **válvula de escape** para liberar os gases.

O ciclo de abertura e fechamento das **válvulas** é marcado pela volta do **virabrequim**, que por sua vez movimenta a **corrente da árvore de cames**, que empurra o balancim para pressionar a válvula aberta (por padrão, devido à mola, está sempre fechada em repouso).

• A **árvore de cames** pode estar no topo ou na parte inferior do motor (**cabeçote** ou **bloco**).
• No carro, o **virabrequim** move a **árvore de cames** por uma correia dentada (que normalmente está fora do motor), além de mover o ventilador que refrigera a água e o alternador que fornece a carga da bateria.

Motor de Dois Tempos

Com um design apropriado, um motor Diesel ou Otto pode funcionar em dois tempos, com um golpe de energia a cada dois passos, em vez de quatro fases. A eficiência deste motor é menor do que a dos motores a quatro tempos, mas como só precisa de dois tempos para um ciclo completo, produz mais energia do que um motor de quatro tempos de igual tamanho.

O princípio geral do **motor a dois tempos** é reduzir a duração dos períodos de absorção de combustível e expulsão de gases para uma fração de um dos tempos, em vez de cada operação exigir um tempo integral. O design simples do motor de dois tempos utiliza, em vez de válvulas no cabeçote, válvulas deslizantes ou orifícios (que são expostos pelo movimento do **pistão** para trás).

Nos motores a dois tempos, a mistura ar-combustível entra no cilindro através da porta de sucção quando o **pistão** está posicionado longe do cabeçote do cilindro. A primeira fase é a compressão, que carrega a mistura quando o **pistão** atinge o final da fase. Em seguida, o **pistão** move-se para trás na fase de explosão, abrindo o orifício de ejeção e permitindo que os gases saiam da câmara.

Motor de Pistão Alternativo

A principal característica é um mecanismo alternativo que converte energia térmica em energia mecânica.

Peças de um Motor de Combustão Interna

A parte estrutural fundamental do motor é formada pelo **bloco** e pelo **cárter**, onde estão montados os outros componentes do motor.

O **pistão** move-se dentro do cilindro e está ligado à **biela** por um pino. A **biela** transmite o movimento do **pistão** ao moente do **virabrequim**, que é suportado por rolamentos no **bloco**, transformando o movimento linear em movimento de rotação. No topo está o **cabeçote**, e o espaço entre o **pistão** e o **cabeçote** do cilindro é a **câmara de combustão**. A entrada do fluido (gasolina ou Diesel) e a saída dos gases são conduzidas através de **válvulas** que estão no topo do **cabeçote** e são sincronizadas mecanicamente.

Princípio de Funcionamento

O motor realiza um ciclo operacional. Isso pode ser de quatro tempos ou dois tempos.

O **ciclo de quatro tempos** completo é realizado em quatro cursos do **pistão**:

• Primeiro Tempo (Admissão): O **pistão** move-se para baixo do ponto morto superior (**PMS**) através da válvula de admissão, introduzindo ar e combustível.
• Segundo Tempo (Compressão): A válvula de admissão fecha quando o **pistão** atinge o ponto morto inferior (**PMI**), começando a subir novamente para comprimir a carga.
• Terceiro Tempo (Expansão): Ao final do curso de compressão, a ignição é projetada para produzir a explosão, e o **pistão** desce, produzindo trabalho.
• Quarto Tempo (Escape): Uma vez que o tempo de expansão termina, a válvula de escape se abre, e o **pistão** move-se para cima, expulsando os gases de combustão.

Dos quatro tempos anteriores, o único que produz trabalho é o terceiro tempo, através de um mecanismo chamado **volante**.

O **ciclo de dois tempos** completo é realizado em dois cursos do **pistão**:

• Primeiro Tempo: Quando o **pistão** está no **PMS**, ocorre a ignição, empurrando o **pistão** e abrindo a porta de escape. À medida que o **pistão** desce, ele empurra os gases de combustão para a porta de escape.
• Segundo Tempo: O **pistão** começa a subir a partir do **PMI**, permitindo a entrada da mistura ar-combustível e, em seguida, fechando o escape. A subida comprime o fluido.

Existem dois subtipos de motores: **motores de ignição por faísca (MEF)** e **motores de ignição por compressão (MEC)**.

Nos motores de ignição por faísca, o combustível é geralmente misturado com o ar antes de entrar no cilindro. Anteriormente, usava-se um carburador, mas ultimamente é feito com sistemas de injeção. A ignição da mistura é produzida por uma **vela de ignição**. O combustível é a gasolina.

Nos motores de ignição por compressão, apenas o ar entra e é fortemente comprimido, e a injeção de combustível (cerca do **PMS**) deve acender diretamente. O combustível é o Diesel.

Ambos os tipos de motores podem ser **sobrealimentados** para introduzir mais ar e combustível do que o permitido.

No estudo teórico dos motores, realiza-se a análise termodinâmica básica, que é frequentemente simplificada. Os processos termodinâmicos que ocorrem de acordo com o diagrama são os seguintes:

A ignição por faísca utiliza um ciclo termodinâmico denominado **ciclo Otto**:

• Trecho 1-2: Compressão adiabática do fluido de trabalho.
• Trecho 2-3: Absorção instantânea de calor no momento da explosão.
• Trecho 3-4: Expansão adiabática do pistão.
• Trecho 4-1: Remoção instantânea de calor.

O ciclo teórico para o motor de ignição por compressão é o **ciclo Diesel**:

• Trecho 1-2: Compressão adiabática, ou seja, sem introdução ou remoção de calor.
• Trecho 2-3: Absorção de calor é realizada mantendo a pressão constante.
• Trecho 3-4: Expansão adiabática.
• Trecho 4-1: Transferência de calor para manter o volume constante.

Motor de Pistão Rotativo (Wankel)

Em 1950, o engenheiro alemão Felix Wankel concluiu o desenvolvimento de um motor de combustão interna com um design revolucionário, conhecido agora como o **motor Wankel**. Ele usa um **rotor triangular** dentro de uma câmara oval lobular, em vez de um **pistão** e cilindro.

A mistura de combustível e ar é absorvida através de um orifício de sucção e fica presa entre um lado do **rotor** e a parede da câmara. A rotação do **rotor** comprime a mistura, que é acesa com uma **vela de ignição**. Os gases são expelidos através de um orifício de saída com o movimento do **rotor**. O ciclo ocorre uma vez em cada uma das faces do **rotor**, produzindo três fases de energia em cada volta.

O **motor Wankel** é leve e compacto em comparação com os motores de pistão, o que lhe deu destaque durante a crise do petróleo nas décadas de 1970 e 1980. Funciona com quase nenhuma vibração e sua simplicidade mecânica permite uma fabricação barata. Não requer muita refrigeração, e seu centro de gravidade aumenta a segurança de condução. No entanto, exceto por alguns exemplos práticos e alguns veículos Mazda, teve problemas de durabilidade.

2. Motor Otto Quatro Tempos

2.1. Características do Motor Otto

O **motor Otto de quatro tempos** pertence aos motores de calor de combustão interna e usa uma mistura ar-combustível que foi previamente preparada. Seu ciclo de operação é realizado em quatro etapas:

• Admissão
• Compressão
• Expansão
• Escape

Aqui estão os detalhes desses ciclos:

Na fase de **admissão**, a válvula de admissão abre e o **pistão** desce no cilindro, sugando a mistura ar/combustível. A válvula de admissão fecha perto do final do curso de admissão, e o **pistão** move-se para cima no cilindro, comprimindo a mistura. Aproximando-se o **pistão** do topo do cilindro no curso de **compressão**, a **vela de ignição** brilha e inflama a mistura. Os gases da combustão são aquecidos e expandem-se rapidamente, aumentando a pressão dentro do cilindro, forçando o **pistão** para trás no que é chamado de curso de **expansão** ou motor. A válvula de escape abre e os gases forçados pela subida do **pistão** passam por ela, saindo do cilindro.

Características Mecânicas, Térmicas e Volumétricas

As características essenciais que definem os motores de combustão interna são:

a) Método de Carburagem: O enchimento dos cilindros é feito com a mistura ar-combustível, que é preparada fora do cilindro através do carburador ou sistema de injeção, para depois ser comprimida no interior deles. Por causa disso, este tipo de motor necessita de combustíveis leves e fáceis de pulverizar para que a mistura ocorra em condições de carburagem e, portanto, para uma combustão rápida.

b) Taxa de Compressão e Potência: Devido aos combustíveis utilizados, a **taxa de compressão** nestes motores não pode ser elevada, pois é limitada pela temperatura atingida pela mistura durante a compressão no interior do cilindro, que não pode ultrapassar a temperatura de ignição da mistura. Estas taxas de compressão limitam a potência dos motores. No entanto, a preparação da mistura fora do cilindro, no tempo de sucção e compressão, para obter uma boa carburagem, permite uma combustão rápida, o que pode resultar num elevado número de rotações do motor.

c) Método de Combustão: Outra característica essencial destes motores é o modo de sua combustão (volume constante). Isso ocorre quando o **pistão** está no ponto de máxima compressão e é feito rapidamente, em camadas, como uma explosão, mas sem que o gás possa expandir ou aumentar o seu volume. Isso faz com que a pressão e a temperatura interna aumentem drasticamente no final da combustão e atinjam pressões consideráveis (40-70 kgf/cm²), que exercem uma pressão significativa sobre o **pistão**, movendo-o para realizar o trabalho.

d) Modo de Potência: Estes motores são caracterizados pela forma de potência, que é produzida pela ignição da mistura através de uma **faísca elétrica**, o que provoca a expansão dos gases após o início da combustão.

Definição de Termos

• Ponto Morto Superior (PMS): Define a posição do **pistão** em relação ao eixo central do **virabrequim**. É o **PMS** quando o **pistão** está na distância máxima do eixo de rotação do **virabrequim**, sendo esta a posição de deslocamento máximo no sentido ascendente que o **pistão** pode atingir.
• Ponto Morto Inferior (PMI): Diz-se que o **pistão** está no **PMI** quando seu deslocamento é a distância mínima em relação ao eixo de rotação do **virabrequim**. Neste caso, é a posição de deslocamento mínimo que o **pistão** pode atingir.
• Curso (L): É definido como a distância percorrida pelo **pistão** entre o **PMS** e o **PMI**, ou vice-versa, uma vez que ambos os caminhos são iguais.
• Ciclo: É definido como a sucessão de eventos que se repetem numa base regular. O ciclo do motor refere-se a uma sequência repetitiva de eventos (**Ciclo Otto**).
• Mistura: É a carga ou massa de ar e combustível que entra no cilindro do motor e está pronta para a combustão.
• Cilindrada Unitária (Vu): O curso (L), que o **pistão** faz entre o **PMS** e o **PMI**, multiplicado pela superfície (S) do **pistão**, em função do seu diâmetro (D), determina o volume ou a cilindrada unitária (Vu), que corresponde ao volume da mistura aspirada durante a admissão: Vu = (π * D²) / 4 * L. Onde D = diâmetro interno do cilindro, Vu = volume unitário e L = curso.
• Relação de Compressão (Rc): A pressão final atingida pela mistura na câmara de combustão é uma função da **taxa de compressão** do motor (Rc), que é determinada pela relação entre o volume total (Vu) atingido pela mistura no cilindro e o volume da câmara de combustão (Vc), ou seja: Rc = (Vu + Vc) / Vc. A **taxa de compressão** é uma das características mais importantes do motor, pois, em certa medida, determina a potência que é capaz de fornecer.

2.2. Constituição do Motor Otto

Elementos Comuns

Os elementos comuns aos dois tipos de motores podem ser classificados como elementos fixos (de apoio) e elementos móveis (dinâmicos).

Elementos Fixos:

Bloco do Motor: Este componente é o suporte estrutural de todo o motor. É a maior e mais pesada peça do motor, onde estão alojados ou conectados a maior parte dos outros elementos. É formado por uma série de orifícios que constituem os cilindros, onde se movem os **pistões**. Dependendo da forma, distribuição e características do **bloco**, podemos ter motores em linha, horizontalmente opostos e em "V". O arranjo em linha é o mais clássico e comum para a maioria dos motores atuais, especialmente para deslocamentos médios-baixos, pois não ocupam muito espaço. O problema surge ao tentar construir motores de deslocamentos mais elevados e com um grande número de cilindros. Nestes casos, o motor torna-se anormalmente grande, dificultando a instalação no veículo e limitando o design. O segundo problema é a construção de um **virabrequim** muito longo, o que diminui a resistência do material e aumenta a chance de quebra ou deformação.

O **virabrequim** armazena grande energia cinética que pode afetar os outros elementos do motor.

Para evitar esses inconvenientes, os motores são dispostos em "V". Como o nome sugere, os cilindros são dispostos em duas metades em V, otimizando as dimensões do motor e de outros componentes.

Outro tipo de motor, de acordo com a disposição dos cilindros, são os motores **horizontalmente opostos**. Este motor é o menos utilizado, mas é caracterizado por um conjunto de cilindros semelhante ao do motor em "V", mas com uma defasagem de 180º.

O **bloco do motor**, além dos cilindros, possui uma série de cavidades internas, estando praticamente vazio. Por essas cavidades circula a água do sistema de arrefecimento. Possui também outro conjunto de furos que servem para a fixação dos outros elementos que são acoplados ao **bloco**. Dentro do **bloco** existe um circuito de lubrificação que se conecta a todas as áreas de apoio dos elementos móveis para uma lubrificação perfeita.

O material utilizado para a construção do **bloco** é o ferro fundido com ligas de metais como níquel e cromo. Este material confere ao **bloco** alta resistência ao calor e ao desgaste, bem como uma excelente condutividade térmica.

Dependendo do tipo de arrefecimento utilizado no motor, os blocos são classificados em:

• Blocos de refrigeração a água.
• Blocos de refrigeração a ar.

Blocos de Arrefecimento a Ar

Este tipo de bloco é o menos utilizado devido à sua baixa eficiência de arrefecimento. No entanto, tem a grande vantagem de ser muito econômico. Consiste numa série de aletas ou nervuras na parte externa do bloco que possuem uma grande área de contato com o ar exterior. O fluxo de ar gerado pelo movimento do veículo arrefece as paredes do bloco, evacuando parte do calor. Este tipo de bloco é usado basicamente em motores a dois tempos.

Blocos de Arrefecimento a Água

Ao contrário dos blocos anteriores, o calor gerado na combustão e devido ao atrito de vários componentes é evacuado por uma corrente de água que circula dentro do bloco e está ligada ao circuito de arrefecimento. Este sistema é o mais utilizado devido à sua excelente eficácia.

Às vezes, os cilindros onde os **pistões** estão alojados não são feitos diretamente no mesmo bloco, mas são usadas **camisas** ou revestimentos que são inseridos no próprio bloco. Este sistema oferece a enorme vantagem de que, em caso de desgaste excessivo nas paredes do cilindro, a reparação é menos dispendiosa, pois basta trocar a **camisa** por uma nova. No caso de um bloco sem **camisas**, a única maneira de resolver o problema é retificar os cilindros, alterando consequentemente as dimensões essenciais dos cilindros.

Existem dois tipos de **camisas**:

• Camisa Seca: Estas **camisas** são montadas sob pressão na usinagem dos cilindros do bloco. Estão em contato perfeito com a parede do bloco, de modo que o calor interno pode ser transmitido ao circuito de arrefecimento.
• Camisa Molhada: O bloco, neste caso, é completamente oco, e a **camisa** falsa forma e fecha a câmara de água de arrefecimento, que está em contato direto com a **camisa**.

Cabeçote (Stock): É a parte que serve, entre outras coisas, para fechar os cilindros na parte superior. Nele estão alojadas, na maioria dos casos, as **válvulas** de admissão e escape. Constitui também a câmara de combustão em motores onde os **pistões** não têm câmara embutida. Serve como suporte e alojamento para os elementos de injeção, dependendo do tipo de motor.

Nos motores com **árvore de cames** no cabeçote, o eixo está localizado no topo do cabeçote, que possui uma série de apoios para manter o eixo de cames. Se o motor tiver **árvore de cames** lateral ou no bloco, o cabeçote aloja os balancins.

Assim como o bloco, o cabeçote possui uma série de furos por onde circula a água do sistema de arrefecimento, comunicando-se com os furos do bloco.

Devido às condições de trabalho a que estão sujeitos, devem ser resistentes a altas temperaturas e bons condutores de calor. São feitos de liga leve, sendo antigamente fabricados do mesmo material que o bloco para evitar dificuldades devido ao coeficiente de expansão dos materiais.

As **câmaras de combustão** no cabeçote podem ter diferentes formas, dependendo da disposição e forma dos elementos individuais, escolhendo a forma que melhor se adapta ao tipo de motor. Assim, podemos distinguir os seguintes tipos:

• Câmara Alongada: Usada em motores com **válvulas** laterais. Tem uma grande superfície interna separada do ponto de ignição, formando ângulos que levam a depósitos de carbono, o que pode causar autoignição. No entanto, tem a grande vantagem de ser de construção econômica.
• Câmara de Banho e Cunha: Usada em cabeçotes com **velas de ignição** laterais. Tem a grande vantagem de que o caminho da faísca é muito curto e limita o excesso de turbulência no gás.
• Câmara Cilíndrica: Uma das mais utilizadas hoje devido à sua simplicidade de design e fácil execução.
• Câmara Hemisférica: É a que mais se aproxima da forma ideal. As **válvulas** estão dispostas em cada lado da câmara e a **vela de ignição** no centro. Tem a enorme desvantagem de necessitar de um sistema de distribuição de dois níveis, uma **árvore de cames** para cada linha de **válvulas**.

Para os motores Diesel, existem dois tipos de câmaras, classificadas pelo tipo de injeção utilizada (injeção direta ou injeção indireta):

• Câmara de Combustão Prévia ou de Injeção Indireta: Estas câmaras são divididas em duas partes: a câmara principal, que constitui o cabeçote ou o cilindro em si, e uma **pré-câmara de combustão** alojada no próprio cabeçote. Estas duas câmaras estão interligadas através de orifícios chamados difusores. Quando a válvula de admissão abre, o ar entra na **pré-câmara**, onde é comprimido o suficiente para abrir o injetor devido à alta temperatura e pressão do ar, iniciando a combustão, que passa para a câmara de combustão principal, onde a mistura é completamente queimada. Tais câmaras têm a vantagem de serem mais silenciosas e de terem uma combustão mais suave e progressiva, punindo menos elementos como o **pistão**. Mas também têm a desvantagem da partida a frio, pois a câmara deve atingir uma temperatura entre 500 ºC e 1000 ºC para a combustão da mistura. Para evitar esse problema, são usados aquecedores elétricos chamados "velas de aquecimento" que, ao arrancar o motor, aquecem a **pré-câmara**, permitindo um melhor arranque. Existem variantes e disposições cujo funcionamento é essencialmente o mesmo que o descrito acima, por exemplo, a câmara de turbulência e a câmara de ar de reserva.
• Câmara de Injeção Direta: Estas câmaras são a base para quase todos os motores Diesel fabricados hoje. Têm uma única **câmara de combustão**, na qual o combustível é injetado sob alta pressão através do bico, que, ao contrário dos bicos usados em outros tipos de injeção, tem várias saídas. Este sistema tem a vantagem de ter um melhor arranque a frio e proporcionar menor consumo de combustível para as mesmas características de construção, além de maior potência. A desvantagem deste motor é o seu excesso de ruído. Atualmente, graças às novas tecnologias e à descoberta de novos materiais mais fortes e leves, conseguiram-se atenuar alguns dos seus inconvenientes, como o ruído, o tempo de resposta (retomada), etc. Inicialmente, este tipo de motor não usava aquecedores, mas agora são incorporados para melhorar a partida a frio, tornando-o quase perfeito.

Junta do Cabeçote: Tanto o cabeçote quanto o bloco do motor são separados por uma junta denominada **junta do cabeçote**, que permite uma união perfeita entre os dois e uma vedação quase perfeita entre as cavidades dos dois elementos. É feita com amianto e metais que a tornam resistente à temperatura e ao stress mecânico.

Tampa de Válvulas e Cárter: São os dois elementos que fecham o motor, um na parte superior e outro na parte inferior.

• Cárter: É a peça que fecha o motor na parte inferior. Cumpre várias missões, uma das quais é proteger as partes móveis (**virabrequim**). Também serve como recipiente para o óleo lubrificante e cumpre a tarefa de arrefecer o óleo. É construído em aço estampado e na sua parte inferior tem um orifício para drenagem do óleo lubrificante. Há modelos em que são praticadas uma série de aletas ou nervuras criadas para um melhor arrefecimento do óleo lubrificante. É fixado ao bloco através de parafusos e uma junta de cortiça para evitar fugas de óleo.
• Tampa de Válvulas (Rocker Cover): Assim como o **cárter**, fecha a porta do motor na parte superior. Construída em aço estampado, sua missão é proteger as partes móveis. Adere ao cabeçote por meio de parafusos que se enroscam em furos cegos cortados no cabeçote e uma junta de cortiça que evita vazamentos.

Coletores de Admissão e Escape:

• Coletor de Admissão: É o elemento responsável por entregar a melhor mistura ar-combustível possível para motores a gasolina e apenas ar para motores Diesel e gasolina de injeção direta nos cilindros. Geralmente é construído em alumínio, pois é um item que não está sujeito a altas temperaturas, já que os gases que entram são frescos. O número de furos no coletor depende do número de cilindros do motor.
• Coletor de Escape: Serve como saída dos gases de escape da combustão para o exterior. Resistente a altas temperaturas, é fabricado em ferro fundido com estrutura perlítica para dar boa resistência a altas temperaturas. Existem vários tipos de coletores, como tubos múltiplos, que são utilizados em motores de alta velocidade.

Às vezes, os coletores de admissão e escape são entrelaçados. Este sistema faz com que, quando o motor está frio, a admissão de gases quentes evite a condensação excessiva na partida a frio.

Ambos os coletores são fixados ao cabeçote por meio de um sistema de porca e prisioneiro. Entre eles, é colocada uma vedação de papel encerado para o coletor de admissão e outra de amianto para o escape.

Elementos Móveis (Dinâmicos):

São os elementos responsáveis pela transformação da energia térmica produzida durante a combustão em energia mecânica através de um sistema de **biela-manivela** que transforma o movimento alternativo do **pistão** em movimento de rotação do **virabrequim**.

Entre as peças móveis-chave do motor de quatro tempos, podemos citar:

Pistão ou Êmbolo: É o elemento móvel que se move dentro do cilindro e que recebe diretamente o impacto da mistura de combustível. É dividido em duas partes principais, chamadas **cabeça do pistão** e **saia do pistão**.

• Cabeça do Pistão: É o topo do **pistão** que está em contato direto com a **câmara de combustão** e, portanto, é a parte que está sujeita à maior punição mecânica, térmica e química. É nesta parte do **pistão** que são usinadas ranhuras ou sulcos, que servem como alojamento para os **segmentos** (elementos que serão discutidos mais tarde). A **cabeça do pistão** pode ter várias formas, dependendo do tipo de motor. Existem **pistões** com topos planos, frequentemente utilizados em motores com **câmara de combustão** no cabeçote. **Pistões** com câmara de combustão embutida, onde são praticadas formas determinadas de alojamento que servem como **câmara de combustão**, permitindo-nos usar cabeçotes completamente planos. **Pistões** com defletor de cabeça, usados em motores a dois tempos para direcionar os gases.
• Saia do Pistão: É a extremidade inferior do **pistão** e tem a missão de servir como guia em seu movimento alternativo. Seu tamanho é ligeiramente maior do que a **cabeça do pistão**, o que impede o arremesso desequilibrado e, portanto, o desgaste do cilindro e do **pistão**. Nesta parte é usinado um alojamento para o pino que liga a **biela** ao **pistão**. Às vezes, nesta parte (o pé) são praticados sulcos em forma de T ou U, que atuam como compensadores térmicos, impedindo o aumento das dimensões do **pistão** quando atinge altas temperaturas.

Devido às condições de trabalho, os **pistões** têm que ser construídos de forma a serem robustos, leves, resistentes a altas temperaturas, resistentes ao desgaste, com baixo coeficiente de expansão e alta condutividade térmica. Para alcançar todas essas propriedades, são construídos em liga leve à base de alumínio-silício, com teor de cobre, magnésio e níquel.

Segmentos (Anéis): Como mencionado ao estudar o **pistão**, estes elementos são anéis elásticos alojados nas ranhuras do **pistão** e estão em contato com as paredes do cilindro. Sua missão é vedar o volume gerado pelo **pistão** em seu movimento, lubrificar o par cilindro-pistão e transmitir o calor do **pistão** para as paredes do cilindro.

O número de **segmentos** varia entre 3 e 6. O primeiro grupo é chamado de **segmentos de compressão** e são responsáveis por fazer uma vedação hermética com a parte superior do cilindro. O primeiro destes **segmentos** é chamado de **segmento de fogo**.

Em seguida, temos os **segmentos de óleo**, que, como o nome sugere, são usados para lubrificar as paredes do cilindro. Eles normalmente têm orifícios por onde o óleo flui e se comunica com o interior do **pistão**.

Assim como os **pistões**, e devido às condições operacionais, os **segmentos** devem cumprir uma série de condições mecânicas e térmicas, por exemplo, ser bons condutores de calor, resistentes a altas temperaturas e, especialmente, resistentes ao desgaste.

Biela: Este componente serve como união entre o **pistão** e o **virabrequim** e, portanto, transmite todo o esforço que o **pistão** amortece ao **virabrequim**.

A **biela** é dividida em: cabeça, corpo e pé.

• A **cabeça** é a parte da **biela** que está ligada ao moente do **virabrequim**. Esta união é alcançada através de um elemento chamado **capa**, que é fixada à cabeça da **biela** por dois elementos de fixação. Entre eles, são usadas buchas de fricção, que servem para evitar o desgaste prematuro entre as superfícies de acoplamento. Estes elementos são chamados de **casquilhos de biela** ou **meios casquilhos**.
• O **corpo da biela** é a parte que liga o pé à cabeça e, portanto, transmite o esforço. Submetida a esforços de flexão e compressão, tem uma seção transversal que varia, mas geralmente em forma de H, o que confere à **biela** resistência mecânica suficiente para suportar tais esforços.
• O **pé da biela** é a parte que liga o pino, e que por sua vez liga o **pistão**.

Virabrequim: É o elemento que, juntamente com a **biela** e o **pistão**, realiza a transformação do movimento alternativo em movimento rotativo. Também transmite a rotação e a potência para outras peças de transmissão.

Consiste numa árvore que possui uma série de apoios ou moentes de suporte apoiados no **bloco do motor**. O eixo de manivela é fixado em seus apoios, assim como a extremidade grande da **biela**, por meio de capas chamadas **capas de apoio**. No meio, são colocados os **casquilhos de apoio** ou **meios casquilhos**, que têm a missão de reduzir o atrito possível e evitar o desgaste prematuro entre as peças de encaixe. O número de apoios de um **virabrequim** é geralmente o número de cilindros menos um.

Também possui moentes de biela ou munhões onde as **bielas** são acopladas através da extremidade grande. O número de moentes é igual ao número de cilindros.

Nos apoios nas extremidades do motor, são montados retentores que impedem vazamentos de óleo para o exterior, tanto do lado da distribuição quanto do lado do volante.

Possui orifícios que se comunicam entre si e servem como via para a circulação do óleo lubrificante. Estes orifícios estão nos apoios e nos moentes para lubrificar as peças sujeitas a desgaste.

Volante: É o elemento de massa que é acoplado ao **virabrequim** e tem a missão de armazenar energia cinética para regular a rotação do **virabrequim** e transmitir essa energia nos pontos mortos (do ciclo).

Distribuição: Inclui todos os acessórios necessários para o perfeito funcionamento dos motores. Sua missão é abrir e fechar as **válvulas** de admissão e escape no momento certo e perfeito para encher o cilindro na admissão e esvaziá-lo dos gases de escape.

A **distribuição** é constituída pelos seguintes elementos:

• Conjunto de Válvulas: É um conjunto de elementos que abrem e fecham a entrada e saída dos gases da **câmara de compressão**.
• Válvula: É o elemento central deste conjunto. Localizada no interior da **câmara de combustão**, é responsável por abrir e fechar a entrada e saída. Consiste numa **cabeça de válvula** que faz a vedação com o orifício no cabeçote. Geralmente são usinadas com um ângulo para evitar fugas e permitir uma melhor vedação. Esta parte da **válvula** assenta no cabeçote num elemento chamado **assento de válvula**. Aderente à cabeça está a **haste da válvula** ou corpo, cuja missão é guiar a **válvula** em seu movimento. No final da haste, há ranhuras que servem para fixar os outros elementos que são acoplados à **válvula**.
• Mola da Válvula: É o elemento responsável por manter a **válvula** sempre fechada. Este tipo de mola é geralmente feito com tensão gradual da carga elástica, ou seja, a constante de proporcionalidade varia ao longo do seu comprimento. O objetivo desta construção é evitar o ressalto da própria mola e, portanto, da **válvula**, devido ao movimento alternado contínuo. Outra forma de evitar este efeito é usar duas molas com sentido de enrolamento diferente.
• Retentores: Para manter a mola ligada à **válvula**, são usadas chavetas e pratos como meio de fixação. Estes elementos são fixados à **válvula** pela própria pressão da mola sobre eles.
• Guia de Válvula: É o elemento sobre o qual desliza o corpo da **válvula** e que é fixado no cabeçote. Sua missão, como o nome sugere, é guiar e tornar mais suave o movimento da **válvula**.
• Árvore de Cames e Elementos de Controle: A **árvore de cames** é um componente projetado para superar a força exercida pelas molas das **válvulas** através de mecanismos de controle para abri-las e fechá-las no momento certo. Consiste numa árvore usinada que possui uma série de elementos conhecidos como **cames excêntricos**, que são responsáveis por enviar o impulso através dos controles para as **válvulas**. Assim como o **virabrequim**, possui uma série de apoios, que podem ser alojados no bloco (**árvore de cames no bloco**) ou no cabeçote (**árvore de cames no cabeçote**), dependendo da distribuição do motor. Às vezes, são usinadas uma ou duas engrenagens com dentes que servem para dar movimento à bomba de óleo e ao distribuidor ou **Delco**, respetivamente. Nos motores com bomba de combustível mecânica, um came é usinado na **árvore de cames** para acionar a bomba. Atualmente, isso está em desuso devido ao uso de bombas elétricas. A abertura e fechamento das **válvulas** devem estar perfeitamente sincronizados com a posição dos **pistões**. Por isso, a **árvore de cames** recebe o movimento do **virabrequim** e deve estar perfeitamente sincronizada em seu movimento.

Quando a **árvore de cames** está no bloco, o acionamento das **válvulas** é feito através de elementos de comando:

• Vareta de Impulso: Sua missão é transmitir o movimento do came para o balancim, preenchendo a lacuna entre eles.
• Tuchos: Dependendo do tipo de distribuição, os **tuchos** estarão localizados no bloco ou no cabeçote. **Tucho no bloco:** Localizado entre o came e a vareta. **Tucho no cabeçote:** Localizado onde a **árvore de cames** está montada no cabeçote e o acionamento sobre as **válvulas** é direto (sem necessidade de vareta). Este tipo é colocado em cima da própria **válvula**. Atualmente, neste tipo de montagem, são utilizados **tuchos hidráulicos**, que têm a vantagem de manter os níveis operacionais em todos os momentos, evitando assim a necessidade de ajuste dos **tuchos**.
• Balancim: É a alavanca que, direta ou indiretamente, transmite o movimento do came para a **válvula**. Existem dois tipos de balancins: **Balancim Inclinado:** Empregado em motores que utilizam varetas. Numa extremidade recebe o acionamento e o transmite pela outra, inclinando-se na parte central. **Balancim Oscilante:** Usado em motores com **árvore de cames** no cabeçote. Ao contrário do anterior, neste caso, o movimento recebe diretamente o feixe de contrapeso em sua zona central, balançando de um lado e transmitindo o movimento no outro.

Os **balancins** têm um mecanismo regulador que compreende um pino roscado e uma porca no lugar onde costumava haver uma pequena folga entre a **válvula** e o **balancim**. Esta dimensão é necessária para que, em condições normais de funcionamento, a dilatação dos materiais pelo efeito térmico não seja excessiva e não cause, no estado de repouso da **válvula** (fechada), uma ligeira abertura da mesma. Este fenômeno é chamado de **folga da válvula**.

O **balancim** é nomeado em um eixo basculante que fica no cabeçote. Possui uma série de furos internos que servem para lubrificar a área de inclinação do **balancim**.

Elementos de Transmissão

A transmissão do movimento entre o **virabrequim** e a **árvore de cames** pode ser feita de três maneiras:

• Por Rodas Dentadas: O movimento é comunicado através de engrenagens ou rodas dentadas. Em princípio, engata-se uma roda dentada no **virabrequim** e outra na **árvore de cames** que se unem para a transmissão do movimento. Se houver uma distância considerável entre as duas, uma terceira engrenagem é interposta. Este sistema está em desuso devido ao alto ruído produzido e ao grande peso das engrenagens, que reduzem a eficiência do motor.
• Por Corrente: Trata-se de fazer a transmissão do movimento através de uma corrente que envolve duas engrenagens localizadas no **virabrequim** e na **árvore de cames**. Este sistema, mais utilizado do que o anterior, também se tornou virtualmente obsoleto, pois é muito barulhento. No entanto, tem a vantagem de não requerer manutenção.
• Por Correia Dentada: O sistema mais utilizado hoje, pois evita os inconvenientes dos outros sistemas, reduzindo o ruído e o excesso de peso. É constituída por uma **correia dentada**, que é responsável pela transmissão do movimento. Construída à base de borracha e nylon com malha metálica no interior. Apresenta o problema de que deve ser substituída após um determinado número de quilómetros. Portanto, o risco de rutura é maior do que nos dois casos anteriores.

Elementos Auxiliares dos Motores:

Todos os motores são basicamente baseados nos elementos descritos até agora, mas existem outros elementos associados ao motor que, embora não afetem diretamente o ciclo operacional fundamental, sem eles seria impossível executar o motor.

Circuito de Lubrificação: É responsável por manter bem lubrificada cada uma das peças que estão em contato e sujeitas a movimento. Seus objetivos são:

• Minimizar o atrito entre as peças de acoplamento para evitar o aquecimento e a fusão, causando o chamado **gripagem**.
• Arrefecer as peças do motor.

Composto por:

• Bomba de óleo
• Filtro de óleo
• Circuito de lubrificação

Circuito de Arrefecimento: Sua missão é manter a temperatura do motor dentro de uma faixa de temperatura adequada para o funcionamento perfeito. Contém os seguintes elementos:

• Radiador
• Termóstato
• Circuito
• Ventilador
• Termo-interruptor
• Vaso de expansão

Sistema de Combustível: Este circuito varia principalmente em função do tipo de motor. Assim, podemos classificar o circuito de alimentação de um motor a gasolina e um circuito de alimentação para um motor Diesel. Devido ao princípio de funcionamento de ambos os motores, são utilizados sistemas de alimentação completamente diferentes. Embora, atualmente, e por causa do enorme progresso tecnológico, estes sistemas sejam cada vez mais semelhantes. Sua missão é preparar a combinação necessária de ar-combustível para o posterior enchimento dos cilindros do motor na velocidade de cada um.

Principais Diferenças Construtivas entre Motores Otto e Diesel

Como vimos no estudo dos ciclos teóricos, os motores Diesel e Otto têm diferenças fundamentais de funcionamento, portanto, na conceção construtiva destes motores, existem diferenças notáveis.

As principais diferenças surgem do ponto de vista do sistema de ignição.

Constituição do Motor Otto:

Possui um **circuito de ignição**, que é responsável por gerar a energia necessária para transmiti-la à **vela de ignição** e causar a faísca necessária para inflamar a mistura ar-combustível.

Existem diferentes tipos de circuitos de potência:

• Ignição por platinado ou disjuntor (primeira geração).
• Circuito de ignição transistorizado (segunda geração).
• Circuito de ignição eletrônico (terceira geração).

Atualmente, o mais utilizado é a terceira geração.

Consistem essencialmente em:

• Gerador de pulsos (varia dependendo do tipo)
• Distribuidor ou **Delco**
• Bobina de ignição
• Cabos de alta tensão
• Velas de ignição

Este sistema gera uma variação de baixa intensidade elétrica (gerador de pulsos), que é transmitida a um transformador (**bobina de alta tensão**), que induz uma corrente de alta tensão que, transmitida à **vela de ignição** no momento certo (distribuidor ou **Delco**), causa o salto da faísca que faz explodir a mistura.

Gerador de Pulso: É o elemento responsável por gerar a variação na corrente necessária para induzir a alta tensão na bobina. Existem diferentes tipos de geradores de pulso:

• Platinado: Usado na primeira geração de ignição, constituído por um sistema totalmente mecânico. Formado por um interruptor ou platinado que realiza um movimento contínuo de abertura e fechamento para causar tal variação no sinal elétrico. Localizado no distribuidor, recebe o movimento através de um eixo de cames localizado no **Delco**. Este sistema, devido à sua composição mecânica, requer a instalação de um condensador que tem a missão de impedir que os contatos do disjuntor criem arcos que acabariam por danificar esses contatos.
• Gerador de Efeito Alternador: Este sistema é mais eficiente e moderno que o anterior. Consiste em incorporar no distribuidor um pequeno gerador de corrente alternada. Quando o distribuidor gira, este gerador de corrente alternada (sinal analógico) envia a corrente para um módulo eletrônico que lida com este sinal e, através de um transistor de potência, envia a variação necessária para a descarga da bobina. Como se pode ver, elimina-se assim qualquer tipo de desgaste mecânico.
• Gerador de Efeito Hall: Muito semelhante ao sistema anterior, mas neste caso, o distribuidor monta um gerador de efeito Hall, que emite um sinal digital que é recebido por um módulo eletrônico. Neste caso, também se eliminam as peças de desgaste mecânico.
• Sensor PMS: O sistema mais comum hoje é a incorporação de ignições de terceira geração ou eletrônicas, que consistem num sensor eletromagnético que gera um sinal elétrico por indução. Esta indução é causada por uma engrenagem anelar acoplada ao **volante do motor** que informa, a todo momento, a posição dos **pistões** e em que ciclo se encontram. Assim, a distribuição da faísca é mais exata e precisa do que em outros sistemas.

Distribuidor ou Delco: É o elemento responsável pela distribuição da alta tensão que recebe da bobina para as **velas de ignição** no momento certo. Composto por um eixo central que recebe o movimento (geralmente) da **árvore de cames**, que na sua extremidade tem um dedo que distribui a alta tensão para as **velas de ignição**.

Devido ao ciclo teórico, quanto maior a velocidade, maior o ângulo de avanço de ignição. Por esta razão, o distribuidor integra dois sistemas de avanço de ignição (mecânicos):

• Avanço Centrífugo: Consiste em contrapesos ligados ao gerador de pulso que, ao aumentar a velocidade de movimento, pelo efeito da força centrífuga, causam um grande avanço no gerador de sinal e, portanto, um avanço no salto da faísca.
• Avanço por Depressão: Consiste numa membrana dividida internamente em duas partes e fixada à base do gerador de pulsos. Uma metade comunica com o coletor de admissão, onde o vácuo aumenta com a velocidade do motor. Ao variar a pressão entre as duas câmaras, a membrana pode ser deslocada, causando o mesmo efeito acima.

Estes dois sistemas são usados apenas nas ignições de primeira e segunda geração. Na terceira, o avanço é realizado eletronicamente.

Possui também uma tampa superior que serve para fechar o conjunto e um elemento de união com os cabos de alta tensão.

Bobina de Ignição: Consiste num transformador elétrico, que transforma a baixa tensão gerada pelo gerador de pulsos em alta tensão que pode causar uma faísca na **vela de ignição**. É composta por dois enrolamentos, ou as chamadas bobinas primária e secundária, que induzem uma corrente na outra.

Cabos de Alta Tensão e Velas de Ignição: Os cabos são responsáveis pela transmissão da alta tensão. A **vela de ignição** é encarregada de fazer uma faísca dentro da **câmara de combustão** para inflamar a mistura. Consiste em dois eletrodos que formam o arco (faísca). Um deles é aterrado através do fio que liga a **vela de ignição** ao cabeçote, e o outro é eletricamente isolado e é o cabo que está ligado à elevação do **Delco**. O corpo da **vela de ignição** é feito de um material cerâmico que pode suportar as altas temperaturas a que são submetidos.

2.3. Motores de Ciclo Otto Teórico Quatro Tempos

Na *Figura 1* (referência externa) vemos o ciclo teórico do motor a gasolina num **diagrama pV**. O fluido de trabalho do motor é caracterizado por uma mistura ar-combustível (normalmente gasolina dispersa no ar). O **motor Otto** é um **motor alternativo**. Isto significa que é um sistema de cilindros, **pistões** com **válvulas** de admissão e escape.

Os parágrafos seguintes descrevem os **quatro tempos do ciclo Otto**. O ciclo é inicialmente descrito como o ciclo **teórico**. Mais tarde, veremos as diferenças que existem num ciclo real. As diferentes evoluções que compõem o ciclo são:

• Admissão (Evolução 0-1): O **pistão** move-se do **PMS** (ponto morto superior) para o **PMI** (ponto morto inferior). A **válvula de admissão (VA)** está aberta. O **pistão** realiza um curso completo. O cilindro é preenchido com mistura ar/combustível. No final da admissão (no **PMI**), a **VA** fecha. O enchimento do cilindro exige um trabalho negativo.
• Compressão (Evolução 1-2): Com as duas **válvulas** fechadas (**VA** e **válvula de escape, VE**), o **pistão** move-se do **PMI** para o **PMS**. Realiza-se um curso completo. Comprime-se a mistura ar/combustível. Em princípio, esta compressão é adiabática. A compressão exige um trabalho negativo.
• Ignição (Evolução 2-3): Em teoria, este é um momento (mudança 2-3). Quando o **pistão** atinge o **PMS**, a chama é acesa na **vela de ignição** e a mistura queima na **câmara de combustão**, aumentando a pressão de 2 para 3. Este item é um ponto chave no comportamento real do ciclo, que veremos adiante.
• Trabalho (Evolução 3-4): Com as duas **válvulas** fechadas, o **pistão** move-se do **PMS** para o **PMI**. Realiza-se um curso completo. Em princípio, esta evolução é adiabática. A evolução produz trabalho positivo. Na verdade, a única mudança em todo o ciclo que gera trabalho positivo para o exterior.
• Abertura da Válvula de Escape (Evolução 4-1): Teoricamente, esta queda de pressão de 4 para 1 é instantânea e ocorre quando a **válvula de escape** se abre.
• Escape (Evolução 1-0): O **pistão** move-se do **PMI** para o **PMS**. Realiza-se um curso completo (a **VE** está aberta e a **VA** está fechada). Em princípio, a pressão dentro do cilindro é igual à atmosférica, então o trabalho necessário é zero.

Cada curso completo corresponde a meia volta do **virabrequim**. Portanto, para realizar o ciclo completo, são necessárias duas voltas completas no **motor de quatro tempos**.

2.4. Motores de Ciclo Otto Prático Quatro Tempos

O ciclo de quatro tempos acima descrito, chamado teórico, na prática, não é executado exatamente como foi dito no que diz respeito aos tempos de abertura e fechamento das **válvulas**. Na realidade, existe uma defasagem em relação ao momento em que o **pistão** atinge os pontos mortos. Com esta diferença, não só se consegue um melhor enchimento do cilindro e um melhor esvaziamento dos gases de combustão, mas também se melhora a potência e o desempenho do motor.

O ciclo do motor de quatro tempos, onde a abertura e fechamento das **válvulas** não coincide com o ponto morto do **pistão**, é chamado de **"Ciclo Prático"** ou de regulação.

Vamos ver quando abrem e fecham, no ciclo prático, as **válvulas** de admissão e escape em relação ao momento em que o **pistão** está nos seus pontos mortos.

Válvula de Admissão

No ciclo teórico, a abertura ocorre no momento em que o **pistão** começa a descer, durante o primeiro tempo, do **PMS** para o **PMI**.

No ciclo prático, a abertura ocorre um momento antes de chegar ao **PMS**. Há um **avanço na abertura de admissão (AAA)** para aproveitar a inércia que o gás traz no coletor de admissão e que é aspirado para dentro do cilindro, sendo lançado mais próximo do cilindro.

Quanto ao seu fechamento, ocorre o oposto, está atrasado. O fechamento ocorre quando o **pistão** já está envolvido na compressão (segundo tempo), tendo passado o **PMI**. Há um **atraso no fechamento de admissão (RCA)**. Com isso, o enchimento é maior, aproveitando a inércia dos gases.

Válvula de Escape

As defasagens de abertura e fechamento, no que diz respeito aos pontos mortos do **pistão**, são aproximadamente iguais às das **válvulas de admissão**.

A abertura da **válvula de escape** ocorre um momento antes de o **pistão** chegar ao **PMI** após a explosão (terceiro tempo), de modo que há um **avanço na abertura de escape (AAE)**. Consegue-se mais rapidamente o equilíbrio entre as pressões externas e internas do cilindro. Evitam-se contrapressões na subida do **pistão**.

O fechamento ocorre um momento depois de o **pistão** passar o **PMS** e ter iniciado a admissão (primeiro tempo) no ciclo seguinte. Há, portanto, um **atraso no fechamento de escape (RCE)**. Consegue-se remover completamente os gases de combustão, aproveitando a inércia dos mesmos em sua saída.

Cruzamento de Válvulas ou Sobreposição

Como a **válvula de admissão** se abre mais cedo e a de escape fecha mais tarde do que o **PMS** devido ao **AAA** e ao **RCE**, ocorre que ambas as **válvulas** estão abertas ao mesmo tempo por um determinado período de tempo ou ângulo do **virabrequim**, chamado **cruzamento de válvulas** ou **sobreposição**.

Os gases de combustão, ao sair pelo duto de escape e devido à inércia, ajudam a introduzir o gás fresco, e não podem ser misturados porque a densidade dos gases frescos e dos gases queimados são diferentes. Um motor mais revolucionado terá um ângulo de sobreposição maior do que um menos revolucionado.

Momento da Ignição da Mistura (AE)

Há também um avanço na ignição (AE) ou na injeção Diesel. Este **avanço de ignição** indica o grau que falta ao **volante** em sua rotação para que o **pistão** atinja o **PMS** e a faísca salte na **vela de ignição** em função do tempo de combustão. A combustão ocorre de forma progressiva, pois a mistura queima em camadas nos motores de ignição por faísca e, por outro lado, há um atraso na ignição da combustão nos motores Diesel. O valor deste ângulo depende da velocidade de cada motor e de cada tempo. Estes ângulos de ajuste são definidos pelo fabricante para obter o melhor desempenho. Estas defasagens na abertura e fechamento das **válvulas** de admissão e escape em relação aos pontos mortos do **pistão** são conhecidas pelo nome de **"Dimensões de Regulação"**, que são definidas pelos fabricantes para cada tipo de motor.

O diagrama de distribuição mostra as dimensões de ajuste.

Motor de Dois Tempos

Nos **motores a dois tempos**, todo o ciclo é realizado em dois cursos do **pistão**, o que corresponde a uma volta do **virabrequim**.

• O motor geralmente tem janelas, mas pode ter **válvulas**.
• Estes motores não têm sistema de **distribuição**.
• A lubrificação é feita por mistura de gasolina e óleo, na proporção de cinco por cento ou mais.
• O arrefecimento é a ar, especialmente em motores de pequeno deslocamento, mas também pode ser líquido.

As principais desvantagens destes motores são:

• Menor eficiência térmica.
• Menos potência para igual deslocamento.
• Lubrificação e refrigeração irregulares.
• Mais ruído.
• Mais chance de **gripagem**.
• Maior consumo de combustível.
• Fácil criação de carbono.

3. Motor Diesel Quatro Tempos

3.1. Características do Motor Diesel Quatro Tempos

O **motor Diesel** opera com base no princípio da **autoignição** ou combustão espontânea, onde a mistura ar-combustível é queimada pela alta temperatura alcançada na **câmara de compressão**, não sendo necessário o sistema de ignição por faísca. A seguir, explica-se o processo.

Quando o combustível entra em contato com o ar frio a uma temperatura elevada, a temperatura começa a subir, formando vapor em torno de cada uma das gotas. O ar circundante arrefece e retira o calor da massa de ar comprimido, passando-o de volta para a gota de combustível, que é novamente aquecida até sua temperatura de ignição. Quando isso acontece, começa a combustão e o calor produzido é transmitido a toda a massa de ar e combustível, levando à inflamação.

O tempo entre a entrada das primeiras gotas e o início da combustão é chamado de **atraso de ignição**, que representa o intervalo de tempo entre o início da injeção e o inchaço do combustível. Durante este período, o combustível é injetado continuamente.

Este fenômeno produz um ruído particular, semelhante à detonação em motores a gasolina, que aumenta à medida que o **atraso de ignição** aumenta. Para reduzir este fenômeno, é necessário que a combustão seja iniciada com o menor intervalo de tempo em relação à injeção. Para isso, utiliza-se um combustível com alto índice de cetano e uma boa pulverização, com altas taxas de compressão e câmaras de alta turbulência.

Existem dois tipos de câmaras: injeção direta e injeção indireta.

a) Câmaras de Injeção Direta: A injeção é feita diretamente no cilindro, com alojamentos especiais na **cabeça do pistão**, que variam em forma para atuar como uma câmara de turbulência e ajudar na vaporização do combustível. O mais comum é a forma toroidal, que geralmente é uma cavidade circular simétrica no centro da **cabeça do pistão** com um pequeno cone no centro e apontando para cima. Independentemente do tipo de cavidade, devem ser adaptadas ao injetor atual, que é montado verticalmente ou ligeiramente inclinado sobre o cabeçote, formando um ângulo preciso. O injetor terá vários orifícios de descarga de combustível, adaptados também ao desenho da **câmara de combustão**. Como o grau de turbulência é baixo, as taxas de compressão são muito elevadas, da ordem de 15:1 a 20:1, o que aumenta muito as pressões e temperaturas e também requer uma grande pressão de injeção. É um motor com pouca perda de calor através das paredes, o que melhora o arranque a frio.

b) Câmaras de Injeção Indireta: Nesta disposição, a combustão ocorre em duas câmaras, uma de turbulência que geralmente é esférica, e a principal, que é constituída pelo espaço entre o **pistão** e o cabeçote. A câmara de turbulência representa dois terços do volume total da **câmara de combustão**. Nestas câmaras, a pressão de injeção é menor, porque a turbulência criada na **pré-câmara** ajuda na pulverização do combustível. Isso resulta num motor mais suave e com menos desgaste para os diversos órgãos que o formam, já que a passagem da câmara de combustão para a outra faz com que a força no **pistão** seja aplicada de forma mais gradual.

Dadas as altas compressões alcançadas nestes motores e o grande calor desenvolvido, os componentes que os formam são mais reforçados e mais pesados do que o equivalente de um motor a gasolina, de modo que estes motores são menos revolucionados, mas com uma maior disponibilidade de **binário** a baixas rotações. Seus sistemas de refrigeração são mais estudados e tratados do que os outros motores.

3.2. Constituição do Motor Diesel

Sistema de Alimentação nos Motores Diesel

É responsável por fornecer o combustível para o funcionamento do motor, sendo possível distinguir duas seções principais:

a) Circuito de Alta Pressão: Responsável pela entrega do combustível a uma determinada pressão para ser introduzido na **câmara de combustão**.

b) Circuito de Baixa Pressão: Responsável pelo envio do Diesel do tanque, onde é armazenado, para a **bomba de injeção**.

O circuito seria formado da seguinte forma:

• Tanque de combustível.
• Bomba de alimentação.
• Filtro.
• Bomba de injeção.
• Injetores.

Este seria o funcionamento do circuito: A **bomba de alimentação** suga o combustível do tanque através de uma grade de filtragem, que está na extremidade do tubo. Este combustível passa por um primeiro filtro que remove as impurezas mais espessas que estão em suspensão no Diesel. Depois, a **bomba de alimentação** envia o combustível para o filtro e, em seguida, para a **bomba de injeção**, que o enviaria para os **injetores**.

A **bomba de alimentação** normalmente trabalha com pressões em torno de 1 ou 2 Kg/cm² e possui uma válvula que regula esse tipo de pressão, com um canal de retorno para que o excesso de combustível volte para o reservatório. Esta bomba geralmente tem uma pequena bomba manual, que utiliza o mesmo circuito e serve para purgar e encher os tubos de combustível.

Se a **bomba de injeção** for de elementos em linha, a **bomba de alimentação** está normalmente ligada a ela, recebendo o movimento do eixo de cames da própria **bomba de injeção**. Neste caso, a bomba seria normalmente do tipo **pistão** e mola de pressão do rolo, num cilindro. Também inclui entrada e saída do combustível.

Se a **bomba injetora** for rotativa, ela incorpora a sua própria **bomba de alimentação**.

A **bomba de injeção** fornece o combustível sob pressão para os diferentes cilindros, que o pulverizam através dos orifícios. A partir deles, o excedente que não entra nos cilindros é devolvido pelos tubos de retorno.

No circuito de alta pressão, os tubos entre a **bomba de injeção** e os **injetores** são de aço trefilado, devido à alta pressão que o combustível atinge durante o funcionamento do motor. Para garantir o ajuste adequado de cada cilindro e uma capacidade de injeção uniforme para todos eles, os tubos devem ser iguais em comprimento, pois a mudança de comprimento altera a injeção de um cilindro para o outro.

O Filtro de Combustível

O óleo bruto contém uma grande quantidade de impurezas não completamente removidas no processo de destilação. Estas impurezas são geralmente compostas principalmente de enxofre, asfalto e silicatos, que se apresentam sob a forma de partículas muito duras, cuja densidade lhes permite permanecer no líquido durante algum tempo. Por outro lado, devido ao uso e ao longo do tempo, o tanque de combustível pode conter poeira, areia ou metal. Assim, é essencial remover as impurezas, pois a passagem por vários órgãos do sistema de injeção produz uma ação de retificação que acelera muito o desgaste, inutilizando esses componentes. Daí a necessidade de uma limpeza escrupulosa do combustível para separar todas as impurezas que contém, pelo menos aquelas que excedem um milésimo de milímetro. Os encarregados de realizar esta tarefa são os **filtros de combustível**, que estão localizados entre a **bomba de alimentação** e a de injeção.

O elemento filtrante é geralmente formado por um cartucho poroso de celulose de papel especial ou feltro, impregnado com uma substância que normalmente é uma resina fenólica, que tem a capacidade de absorver a água que o combustível pode conter devido à condensação, que pode atacar as superfícies metálicas do sistema de injeção, oxidando-as e deteriorando-as. Dada a grande importância do sistema de filtração num motor Diesel, é necessária a substituição regular dos cartuchos de filtro, a cada 15.000 km.

A disposição do filtro é: O cartucho de filtro é fixado à cabeça do filtro por um parafuso que é enroscado dentro do copo. Este cartucho é fixado na parte superior e inferior por dois anéis de borracha. O combustível flui através da entrada para o material filtrante no fundo do copo, de onde sobe pelo canal central para sair pelo duto superior para a saída. No tanque existe um dreno para a limpeza das impurezas que se depositam. Alguns filtros possuem na bandeja inferior um sensor capaz de detetar a água nela contida, que foi retida pelo material filtrante. Este sensor é do tipo sonda de capacitância, que possui dois pontos ou eletrodos separados e ligados por um circuito eletrônico a uma lâmpada. Como a água tem uma densidade maior do que o Diesel, ela se acumula no fundo, de modo que os eletrodos detetam a mudança de densidade, acendendo a lâmpada de controle.

O Diesel utilizado como combustível em motores de automóveis tem um alto teor de cera que pode cristalizar quando a temperatura cai para cerca de -4 ºC. Estes cristais obstruem as linhas de combustível ao longo do circuito de alimentação, causando mau funcionamento do motor e até mesmo a incapacidade de o ligar. Embora existam aditivos que são adicionados ao combustível no inverno para evitar estes depósitos de cera, mesmo em temperaturas extremamente baixas, a acumulação de pequenas velas de cera (parafina) não pode ser evitada. Por este motivo, alguns filtros estão equipados com um sistema de aquecimento que consiste numa resistência elétrica que circunda o refil do filtro ou numa placa imersa no filtro do combustível e que o aquece ao passar. Às vezes, o filtro incorpora uma pequena bomba de **pistão**, localizada na cabeça do filtro, com um parafuso de purga localizado no copo. Em outros casos, pode ser de membrana e ter uma aplicação semelhante à anterior.

Sistema de Injeção

Para a combustão, é necessário injetar uma certa quantidade de combustível finamente pulverizado na **câmara de combustão** onde o ar está comprimido e quente. Esta missão está confiada ao **injetor**, que recebe o combustível da **bomba de injeção**. O combustível deve ser injetado na **câmara de combustão** num momento bem definido, pois o bom funcionamento de um motor Diesel depende em grande medida de uma injeção adequada. As condições essenciais são:

• Fornecer a cada cilindro e a cada ciclo a quantidade exata de combustível, adaptando-se às condições do motor.
• Iniciar a injeção no momento certo, para que a combustão seja realizada de forma correta e completa, variando o ponto de injeção à medida que a velocidade e as condições de carga do motor variam.
• Pulverizar o combustível, dividindo-o em gotículas minúsculas para facilitar a inflamação.
• Dar a essas gotículas capacidade suficiente para penetrar no ar comprimido na câmara.
• Distribuir uniformemente as partículas de combustível no ar da **câmara de combustão**.

Os elementos responsáveis por satisfazer estas necessidades são a **bomba de injeção**, que é responsável por fornecer combustível a cada **injetor** no momento adequado e com a pressão necessária, em quantidade determinada para cada condição de funcionamento do motor, e os **injetores**, que pulverizam o combustível dentro da **câmara de combustão** uniformemente sobre o ar comprimido que a preenche.

Os tipos de **bomba de injeção** de combustível utilizados no mundo automotivo dividem-se em dois grupos:

• Bombas de elementos em linha.
• Bombas rotativas.

Bomba de Injeção de Elementos em Linha: Esta bomba tem um elemento de bombeamento para cada cilindro, de curso constante e caudal variável de trabalho. Os elementos desta bomba estão alojados numa caixa e recebem o movimento do eixo de cames da própria bomba, através de um acionamento por rolos. O eixo de cames gira à metade das voltas do **virabrequim**, para produzir uma injeção por cilindro a cada duas voltas do **virabrequim**. Cada came aciona um **pistão**, que, graças a um rolo, é aplicado contra o came, forçado por uma mola. O impulsor, por sua vez, aciona o **pistão** dentro do cilindro, que recebe o óleo através de diversos dutos. O início da injeção ocorre sempre na mesma posição do **pistão**, pois eleva-se com o aumento da pressão dentro do cilindro. Quando esta pressão excede a força que a mola exerce, a válvula abre e o combustível entra no ciclo de injeção. Embora não haja vazamento de combustível do bico, a pressão subirá ao longo do duto à medida que o **pistão** sobe, e no momento em que a pressão de abertura do **injetor** ocorre, a pressão dentro do cilindro cairá abruptamente, interrompendo o fornecimento de combustível. Isso mostra que a quantidade de Diesel injetado depende do curso, de modo que, variando o curso, varia-se a quantidade de combustível a ser injetada. Para variar o curso, utiliza-se uma cremalheira de controle que, ao ser movida de um jeito ou de outro, varia o curso do **pistão**, obtendo posições de fornecimento parcial, fornecimento limite e fornecimento zero. Em algumas **bombas de injeção** são montados elementos de furo único, que possuem nos cilindros uma única porta, enquanto o êmbolo passa a ter um sulco vertical, um furo axial e é influenciado por uma rampa em espiral e reta. No entanto, o funcionamento é semelhante ao sistema anterior.

a) Elemento de Bombeamento: É constituído por um **pistão** e um cilindro. Cada cilindro está ligado ao duto de entrada através de janelas e à saída através de uma válvula que é mantida por uma mola calibrada. No seu topo, o **pistão** tem um recesso que se comunica com a face superior por uma rampa em espiral e um sulco. O início da injeção ocorre sempre para a mesma posição do **pistão**, pois eleva-se com o aumento da pressão dentro do cilindro. Quando esta pressão excede a força que a mola exerce, a válvula abre e o combustível entra no ciclo de injeção. Embora não haja vazamento de combustível do bico, a pressão subirá ao longo do duto à medida que o **pistão** sobe, e no momento em que a pressão de abertura do **injetor** ocorre, a pressão dentro do cilindro cairá abruptamente, interrompendo o fornecimento de combustível. Isso mostra que a quantidade de Diesel injetado depende do curso, de modo que, variando o curso, varia-se a quantidade de combustível a ser injetada. Para variar o curso, utiliza-se uma cremalheira de controle que, ao ser movida de um jeito ou de outro, varia o curso do **pistão**, obtendo posições de fornecimento parcial, fornecimento limite e fornecimento zero. Em algumas **bombas de injeção** são montados elementos de furo único, que possuem nos cilindros uma única porta, enquanto o êmbolo passa a ter um sulco vertical, um furo axial e é influenciado por uma rampa em espiral e reta. No entanto, o funcionamento é semelhante ao sistema anterior.

b) Válvula de Retenção: É responsável por abrir a passagem do combustível para fora do caminho do cilindro dosador, pressionando a parte inferior da face. Assim que a rampa em espiral do **pistão** descobre a porta de comunicação com a galeria de alimentação, a queda de pressão na câmara de bombeamento provoca o fechamento da válvula. Desta forma, consegue-se manter uma certa pressão residual no tubo que vai para o **injetor**, melhorando a pós-injeção de forma mais rápida. Para cumprir sua missão, deve garantir uma vedação perfeita entre a válvula e seu assento, para o qual possui uma superfície cônica de apoio na válvula, que é fortemente pressionada pela ação da mola de pressão e pela pressão existente nos dutos de acionamento para o **injetor**.

c) Cremalheira de Controle: É responsável por modificar o tempo de injeção de combustível. Esta cremalheira é movida pelo pedal do acelerador com uma alavanca de mudança e que a posição da rampa em espiral dos **pistões**. Para transmitir esse movimento, utiliza um setor dentado em cada elemento, que é comandado pela cremalheira. A posição da cremalheira pode variar a posição do acelerador, como discutido abaixo. Uma delas é a posição de parada, que corta o fornecimento de combustível para os **injetores**. O curso máximo da cremalheira é limitado por um batente ajustável, que é conhecido como limite de emissões de fumo e disponível na carcaça da bomba.

d) Eixo de Cames: Geralmente feito de aço níquel, possui tantos cames quanto os cilindros do motor. Estes cames têm os seus perfis esculpidos. O destaque de cada um é fabricado de modo que a sequência de injeções nos vários elementos de bombeamento ocorra na ordem correta. O eixo de cames é apoiado pelas suas extremidades em dois rolamentos de rolos ou esferas e está acoplado ao regulador de velocidade variável na extremidade oposta. Através deste mecanismo, recebe o movimento do motor da coroa da distribuição particular.

e) Regulador de Velocidade (Cruise Control): A instalação é necessária para evitar que o motor exceda um nível máximo de velocidade, o que seria perigoso, especialmente nos motores Diesel. Em aplicações automotivas, são utilizados reguladores mecânicos máximo e mínimo. A cremalheira de controle está ligada à haste do acelerador através de um sistema de alavanca, que também se encaixa no mecanismo de regulação, localizado no eixo de acionamento da bomba. Este regulador é composto por contrapesos, que, devido à força centrífuga, tendem a se mover para fora, quando giram contra a oposição das molas. Se o motor funcionar em marcha lenta, os contrapesos tendem a se separar, superando a ação da mola externa, que é comprimida um pouco. Na ação imediatamente após o pico da mola, o que impede que a massa continue a se espalhar, mantendo esta posição até que atinja a velocidade máxima. Pequenas mudanças fazem as massas se separarem ou se unirem, variando os cursos dos elementos da cremalheira e variando o fluxo de injeção, mantendo uma marcha lenta estável. A ação da mola de velocidade máxima impede que o motor em marcha lenta seja excessivo. Daqui resulta que o regulador só age para alcançar uma marcha lenta estável e não exceder a velocidade máxima.

f) Dispositivo de Avanço para a Injeção: Um sistema que faz com que a **bomba de injeção** de combustível comece um pouco antes do momento certo, como seria um avanço de faísca nos motores a gasolina. O dispositivo é montado no eixo de cames e atua à frente da rotação deste para o motor. É constituído por uma placa com algumas posições que estão sujeitas à anterior com molas. Quando a velocidade de rotação aumenta, as massas se separam, o que provoca um deslocamento angular do grampo do came em relação ao corpo do acionamento. Esta mudança é uma função direta da velocidade do motor e é transmitida ao eixo de cames da **bomba de injeção**, o que produz uma injeção avançada. Ao diminuir a velocidade, os contrapesos voltam a cair para a frente.

Bomba de Injeção Rotativa: Este tipo de bomba começa a surgir nos anos 60, pois são mais adequadas para motores de pequeno deslocamento e alta velocidade, como automóveis, sendo as bombas lineares relegadas para aplicações industriais, agrícolas ou motores de veículos pesados. Este tipo de bomba tem as seguintes vantagens sobre as bombas de elementos convencionais:

• Menor peso.
• Fluxo de injeção rigorosamente igual para todos os cilindros.
• Alta velocidade de rotação.
• Menor custo.
• Redução de tamanho.
• Maior facilidade de acoplamento ao motor.

Estas bombas geralmente incluem a **bomba de alimentação** no seu corpo.

Bomba Rotativa Bosch: Tem um único elemento de acionamento para todos os cilindros do motor. Passamos a detalhar sua estrutura: No eixo de acionamento está prevista a **bomba de transferência**, que é do tipo palhetas, que por sua vez, suga o combustível do tanque, para enviá-lo sob pressão para o avanço e para o corpo da bomba. A pressão de saída é regulada pela válvula, que envia o combustível adicional para o lado de sucção da bomba. De dentro do corpo da bomba, o combustível entra no corpo da bomba através da válvula abaixo. Neste corpo, o êmbolo submete o combustível a alta pressão para fazê-lo chegar no momento certo ao **injetor** correspondente, através da válvula. A válvula solenoide corta o fornecimento de combustível para o corpo da bomba para parar o motor. O movimento de rotação do **pistão** da bomba é conseguido através de uma ligação estriada com o eixo de acionamento. O deslocamento do interior da cabeça hidráulica é fornecido pelos cames ou projeções da placa, que gira com o eixo de acionamento do êmbolo, enquanto os rolos da placa permanecem parados. Assim, cada vez que uma projeção passa para o rolo, a placa é empurrada para o came direito contra a ação da mola que tende a ser aplicada contra o rolo. O acoplamento estriado permite este deslizamento. Com esta transferência de movimento, o **pistão** move-se dentro da cabeça hidráulica para a frente e para trás durante a rotação para dentro. Isso é feito para a bomba Diesel dos **injetores**, como discutido mais tarde. O batente de fluxo determina o final da injeção, fazendo a comunicação com a câmara de bombeamento do corpo da bomba no final do curso de compressão do **pistão**. Este batente é movido por alavancas, que são regidas pelo regulador e pela alavanca do acelerador. O regulador centrífugo tem contrapesos que, dependendo do seu deslocamento pela força centrífuga, determinam a posição da luva deslizante, que por sua vez posiciona a alavanca e, com isso, interrompe o fluxo, determinando assim o tempo de injeção e o fluxo de injeção. Este sistema é acionado por um pinhão, que engrena com outra parte do eixo de acionamento da bomba. O sistema de avanço da injeção é do tipo hidráulico. Esse avanço depende da pressão do combustível que é enviado pela **bomba de transferência**, que é proporcional à taxa de rotação. No topo da bomba está o regulador, que nestas bombas centrífugas é movido pelo eixo do pinhão de acionamento. O mecanismo de regulação funciona através de uma série de alavancas na parte superior do regulamento, que determina o término da injeção do êmbolo através do fluxo de descarga. Este conjunto é fechado com uma tampa, onde está montada a alavanca do acelerador e o parafuso de ajuste do fluxo. O eixo está acoplado ao motor através de uma ranhura na qual está montado um pinhão que é movido pelo sistema de distribuição de **correia dentada**, colocando a bomba no **bloco do motor** ao lado do sistema. Esta ligação é feita de modo que a bomba gire da mesma forma que o eixo de cames do motor.

Bomba Rotativa CAV: Nestes modelos de bomba rotativa, o rotor distribuidor está equipado com um único elemento de bombeamento com dois **pistões** opostos no curso. Um conjunto de rolo-sapata, movido pelo relevo dentro de um anel de came fixo, aciona os **pistões**. O volume de combustível adequado para as condições do motor é distribuído a cada um dos **injetores** na ordem certa e no instante desejado, através de um furo feito no rotor e da carga hidráulica, dosada com precisão na chegada ao dispositivo de bombeamento. A bomba está equipada com um regulador mecânico centrífugo e um dispositivo para o avanço da injeção, que agem como já conhecido em outros tipos de bomba centrífuga. Na bomba CAV, o elemento de bombeamento está localizado dentro de um furo transversal num eixo central de rotação que atua como um distribuidor, que gira dentro da cabeça hidráulica. Os **pistões** são movidos por lóbulos localizados no interior da coroa de cames. A aplicação no motor e onde recebe o movimento do motor é a mesma que nas bombas rotativas Bosch. Estas bombas são comumente usadas com regulador mecânico, impulsionado pela força centrífuga que atua sobre a válvula de medição para ajustar o fluxo de injeção. A força centrífuga atua sobre os contrapesos, de forma que se separam e movem a alavanca de controle, que atua sobre a válvula de medição para alterar o fluxo de Diesel injetado. O sistema que varia o tempo de injeção é igual ao utilizado nas bombas rotativas Bosch. Além destes sistemas, as bombas CAV têm outros mecanismos de correção que podem ajustar convenientemente o fluxo de injeção para as diversas fases de funcionamento do motor Diesel. Estes incluem o sistema de sobrecarga de alimentação e de carga leve. O primeiro permite um aumento substancial do fluxo em baixas rotações do motor, de modo que o arranque a frio é melhorado. Isto é conseguido através do aumento do deslocamento máximo dos elementos de bombeamento do carro chamado de sobrecarga. O dispositivo de alimentação com carga leve destina-se a avançar a injeção para as condições particulares de funcionamento do motor com cargas leves e médias. Este dispositivo está integrado no sistema convencional de avanço e é regido por uma válvula localizada na cabeça hidráulica e ativada pela alavanca do acelerador, de modo que nas posições de marcha lenta ou de carga leve, permite a passagem da pressão de transferência para o dispositivo de alimentação, trocando-o ligeiramente para ajustar convenientemente estas condições de funcionamento do motor.

Injetores: Para uma boa combustão, é necessário que o combustível seja injetado no cilindro muito finamente, a fim de conseguir uma melhor e mais rápida combustão. O **injetor** é o elemento que preenche os requisitos para obter a pulverização do combustível na medida necessária e distribuí-lo uniformemente por toda a **câmara de combustão**. É por isso que suas características dependem do tipo de câmara em que está montado. O **injetor**, independentemente do seu tipo, é fixado na **câmara de combustão** através do bocal, que consiste num corpo que une o bico em si, ou como também é chamado, bico de chama. Este último é composto pelo corpo e pela agulha. Uma porca é feita para fixar o conjunto. Dentro do corpo, prende-se a haste, aplicada contra a agulha pela ação da mola, cuja força é ajustável através do parafuso e porca. Seu funcionamento é o seguinte: o combustível atinge o bocal de um tubo proveniente da bomba e passa para o **injetor** através de um canal lateral. O excedente de combustível flui em torno da haste, lubrificando-a e saindo pelo tubo que leva ao tanque de combustível pela parte do circuito de retorno. No topo do bocal está o sistema de regulação da pressão de ajuste do **injetor**. Essa pressão pode ser variada, agindo sobre o parafuso que atua contra a mola. O sistema é protegido por uma ficha. Deve-se entender que as superfícies de ligação do bocal ao bico devem ter uma usinagem perfeita, pois se não, ocorreria vazamento de combustível, reduzindo o fluxo de injeção e fazendo com que o motor operasse incorretamente. O **injetor** é composto por duas partes, a agulha e o corpo. Essas duas partes são acopladas e têm um conjunto de acoplamento da ordem de 2-4 microns. O corpo tem um furo que segura a agulha, que na sua parte inferior é equipada com duas superfícies cônicas, uma das quais repousa sobre um assento formado no corpo e na parte superior, que é a que recebe a pressão do líquido que faz a agulha levantar. Em torno do cone forma-se uma câmara de pressão de combustível que vem de uma linha da **bomba de injeção**. O combustível é realizado através de um furo. O bocal é fixado à **câmara de combustão** do cabeçote através de uma flange ou rosca. Em ambos os tipos, o bico encaixa no seu alojamento, com a interposição de uma arruela de vedação em forma de junta, uma das quais está situada na ponta do bico por um assento no alojamento do cabeçote e a outra no bocal. Ambos os selos devem ser substituídos cada vez que o bocal é removido, pois não se poderia substituir um acoplamento não correto, ou adaptado para ser deformado acima do bico. Devido às diferentes **câmaras de combustão** utilizadas em motores Diesel, a forma, a força de penetração e o jato de pulverização de combustível fornecido pelo bico são adaptados às condições específicas do motor. Assim, existem dois tipos básicos de bicos:

• De furos.
• De pino ou haste.

O bico de furos é desenvolvido para os motores de injeção direta, enquanto o de pino tem várias versões, cada uma projetada para uma função específica e não funciona de forma satisfatória se usada em outra aplicação. Os bicos de pino ou ponta são utilizados principalmente em motores de injeção indireta, ou seja, motores com **pré-câmara de injeção**. Neste tipo de bico, a agulha é fornecida na ponta de um pino com uma forma predefinida (cilíndrica ou cônica), que permite a formação de um pré-jato, de modo que no início da abertura, deixando um pequeno espaço em forma de anel com muito pouco combustível à esquerda, fazendo uma espécie de efeito de estrangulamento. À medida que a abertura é aumentada pelo aumento da pressão de injeção, a seção de passagem aumenta até o final do curso da agulha, onde é injetada a dose principal de combustível. Hoje, graças ao avanço de diversos materiais, algumas partes dos bicos são feitas de plástico, mesmo em áreas onde a pressão não é uma ameaça à sua integridade. Também continuam a ser produzidos bicos de metal cheios.

Dispositivo de Assistência ao Arranque: Dadas as características de desempenho de um motor Diesel, onde o Diesel injetado é inflamado pelo ar quente preso na **câmara de combustão**, é compreensível que, em condições de motor frio, o arranque apresente algumas dificuldades, porque, nestas condições, parte da importante temperatura do ar na fase de compressão é evacuada através das paredes da câmara, piorando as condições para uma boa combustão. Por esta razão, foram desenvolvidos dispositivos de apoio ao arranque, que consistem em ter um aquecedor ou **velas de incandescência** na **câmara de combustão**, que são operados em condições de motor frio. As **velas de incandescência** são aparafusadas ao cabeçote em alojamentos adequados e fornecem calor adicional ao ar preso lá durante a compressão. O elemento de aquecimento é implantado na ponta e a montagem do aquecedor é posicionada na parte mais adequada da **câmara de combustão**, que fica ao lado do **injetor**. Em alguns motores, são implantados aquecedores no coletor de admissão, aquecendo o ar que entra no cilindro. Pode haver vários aquecedores num motor, mesmo (que estariam no coletor de admissão), mas a disposição mais normal é um por cilindro. Consistem num corpo metálico dotado de uma rosca para acoplamento ao cabeçote. No interior do corpo aloja-se um elemento de aquecimento num tubo, no interior do qual está a resistência elétrica de aquecimento, que transmite a corrente elétrica através da ligação do terminal de conexão, fixando o cabo de alimentação através de uma porca. A passagem da corrente elétrica através da resistência faz com que a caixa metálica que a cerca brilhe intensamente, transmitindo calor para a **câmara de combustão**, onde está alojada. A conexão elétrica das **velas de incandescência** é realizada através de uma central de temporização, que fornece eletricidade em intervalos bem definidos. Quando a chave de ignição é ativada, a unidade permite a passagem de corrente para o aquecimento por um período de aproximadamente 30 segundos antes da operação de partida, acendendo ao mesmo tempo a luz indicadora no painel de instrumentos, que alerta o motorista para que o aquecimento seja feito antes de iniciar. Após este tempo, a luz apaga-se, indicando que o motorista já pode dar a partida. Mais tarde, com o motor ligado, a unidade de controle eletrônico fornece uma corrente pulsante para os aquecedores, que continuam a funcionar por alguns intervalos de tempo, necessários para o aquecimento rápido do motor. Isso alcançará uma melhoria significativa na combustão do combustível com o motor frio. Esta segunda fase da operação continua até cerca de dois minutos após o motor ter sido ligado. A caixa eletrônica de temporização recebe energia diretamente da bateria através de um terminal equipado com um fusível, e recebe o sinal de ativação através do terminal de chegada do motor de arranque. O tempo estabelecido por esta caixa eletrônica é determinado pelos seus circuitos internos. Em outras aplicações, a estratégia de controle das **velas de incandescência** é feita com base em diversos parâmetros, como temperatura do motor, temperatura ambiente, condições de carga do motor...

O Controle Eletrônico de Injeção Diesel: A injeção de combustível Diesel pode ser dividida em três partes: sensores, unidade de controle e comando, e elementos atuadores. O mecanismo de sensores regista as condições de funcionamento e transforma várias grandezas físicas em sinais elétricos. Um sensor integrado diretamente no bocal capta o início da injeção, registando o movimento da agulha, que reproduz o momento da injeção. A pressão no coletor de admissão é detetada por um sensor no coletor, que envia o sinal apropriado à unidade de controle, assim como os outros sensores. O sensor de velocidade e posição do motor é indutivo, semelhante aos sistemas disponíveis na injeção eletrônica de combustível, que operam da forma já conhecida. Para medir a massa de consumo, é utilizado um medidor de fluxo de ar, que incorpora um sensor de temperatura cujo sinal corrige o fluxo adequado com base na temperatura do ar de admissão. A temperatura do motor é medida por um termistor localizado no **bloco do motor**, em contato com o líquido de arrefecimento. A posição do pedal do acelerador é detetada por um sensor potenciométrico, que incorpora um interruptor para capturar a posição que corresponderia à marcha lenta. Na **bomba de injeção** incorpora-se um sensor de temperatura no óleo e um potenciómetro para detetar o caminho do batente de controle de fluxo. Todos os sinais dos diferentes sensores são enviados para a **UCE** (Unidade de Controle Eletrônico), que é a unidade de controle eletrônico, estruturada em tecnologia digital, que contém vários microprocessadores e unidades de memória. A unidade de controle processa as informações e calcula as magnitudes dos sinais de saída de acordo com as características armazenadas na memória. A **UCE** está geralmente no compartimento de passageiros para estar mais protegida de agentes externos. Nela estão armazenados campos de características operacionais diferentes, dependendo de parâmetros como a carga do motor, o sistema, a temperatura do motor, o fluxo de ar... Os componentes eletrônicos são protegidos contra perturbações na rede do veículo sob a forma de picos e interferências. Qualquer anomalia detetada é gravada na memória e pode ser lida mais tarde através do conector de diagnóstico. Em caso de falha, a **UCE** degrada o desempenho do motor, permitindo que o veículo vá para a oficina mais próxima. A partir da **UCE** também é controlada a caixa de pré-aquecimento. O sinal de saída elétrica da **UCE** é processado pelos atuadores para diversos parâmetros mecânicos. Dos vários atuadores, podemos citar a válvula de reciclagem de gases de escape e a válvula de pressão do turbo, ambas eletromagnéticas. A **bomba de injeção** está localizada fora da válvula de abastecimento de combustível e dispositivos eletromagnéticos para corrigir o tempo de injeção e o fluxo de injeção. As funções de regulação de fluxo e tempo de injeção podem ser reguladas por meios eletrônicos, otimizando a quantidade de Diesel injetado, exatamente adaptada às necessidades de funcionamento do motor. A incorporação destes dispositivos eletrônicos nas **bombas de injeção** de motores Diesel tem uma série de vantagens importantes que permitem reduzir significativamente o consumo de combustível e os níveis de emissão de gases poluentes, cujas causas têm sido desenvolvidas e aplicadas em massa às **bombas de injeção**. O fluxo de combustível injetado influencia significativamente o arranque do motor, a potência e o desempenho em funcionamento, bem como a emissão de fumo. A **UCE** determina o fluxo a ser injetado, de acordo com os dados armazenados nos campos de características e os valores reais medidos pelos diferentes sensores. Do mesmo modo, determina o ponto de partida da injeção. A precisão do início da injeção é assegurada por um detetor de movimento da agulha do **injetor** que capta o exato início diretamente no **injetor**, enviando o sinal para a **UCE**, que o compara com o início da injeção programada em sua memória e gera pulsos de controle que são enviados para o sistema de velocidade variável, que corrige o local da injeção, de acordo com as condições de funcionamento do motor.

Bomba Rotativa Bosch com Gerenciamento Eletrônico: É basicamente o mesmo que um tipo convencional, mas este modelo substituiu o grupo regulador de fluxo mecânico por um sistema eletromecânico que executa as mesmas funções. O controle do fluxo de buffer é semelhante às bombas convencionais e funciona da mesma maneira, mas agora é controlado por uma unidade eletromagnética capaz de posicionar o batente para regular corretamente a quantidade de combustível a ser injetada. Para alterar o ponto de partida para o tiro, terá um solenoide, que, comandado pelo controlador eletrônico, regula a pressão de transferência de combustível aplicada ao avanço de tempo, que é feito mudando a posição do anel de came e assim o progresso da injeção. Esta válvula funciona comandada por impulsos elétricos, cuja relação de tempo aberto/fechado determina a taxa de fluxo de combustível e, consequentemente, a pressão aplicada ao avanço de tempo. A unidade de controle de fluxo constitui uma bobina fixa e um ímã permanente acoplado a um eixo de rotação na sua extremidade inferior para formar os mancais excêntricos anexado ao topo do controle de volume. Assim, regulando devidamente a frequência dos impulsos enviados a partir da **UCE**, obtém-se a posição correta do fluxo para corresponder ao fornecimento de combustível que o motor necessita em cada uma das condições de funcionamento.

Bomba Rotativa CAV com Controle Eletrônico: Em **bombas de injeção** rotativas CAV, dada a estrutura original do elemento de bombeamento, o design de controle eletrônico e a operação são diferentes, mas executam as mesmas funções. Para o controle de fluxo, estão dispostas duas válvulas controladas pelo controlador eletrônico e um sensor de posição do rotor axial, cujo sinal é enviado para o eletrônico, para concordar com ele e outros recebidos de vários sensores no motor, determina a ativação das válvulas de controle de fluxo. O sistema de velocidade variável é regulado por outra válvula solenoide também controlada pelo controlador eletrônico. No rotor axial, a mesma câmara está localizada na mesma posição do sensor capaz de detetar a posição dos mesmos e, consequentemente, o fluxo de injeção. Na velocidade variável, fornece outro sensor, que neste caso deteta a posição da câmara e, consequentemente, o tempo de injeção. Em **bombas injetoras** CAV, a válvula de medição e contagem convencional é suprimida e as funções de bombeamento são realizadas pela própria cabeça hidráulica, para a qual consiste numa cabeça hidráulica que abriga o rotor distribuidor, que transporta os **pistões** de bombeamento e almofadas, que tem uma rampa inclinada, que por sua vez, está inserido no eixo de acionamento rampas. O conjunto é montado no anel de came de modo que os rolos sigam o perfil do came para produzir a ação de bombeamento dos **pistões** de forma semelhante às bombas convencionais. Assim, a dosagem da injeção em fluxo é obtida pela posição axial do rotor, o que permite ajustar a abertura máxima dos **pistões** de bombeamento em todos os momentos é controlada pelas válvulas de fluxo, que recebe a entrada do controle **UCE**, dependendo das condições de condução do motor, detetado por sensores diferentes. A posição axial do rotor é detetada por um sensor magnético, que consiste num núcleo ligado ao que está localizado no interior da bobina, mudando a indutância do rotor da mesma, através da qual varia o sinal que é enviado para a unidade de controle, que reconhece, assim, a posição axial do rotor e, consequentemente, a vazão de injeção. Em conformidade com as condições de funcionamento do motor detetado por vários sensores, a **UCE** determina o fluxo a ser injetado e eletricamente ativos para mover o rotor na direção axial, conforme apropriado. O sensor deteta essa posição e envia à **UCE** informações adequadas, que compara o necessário e, se necessário, aplicar uma correção das válvulas de abertura de um fluxo de um determinado período de tempo necessário para o deslocamento. Em sistemas de injeção de CAV com injeção eletrônica, o dispositivo de controle de tempo possui uma estrutura semelhante à das bombas convencionais, com a adição de um controle do solenoide.

Sistema Sensor: Para acomodar o fluxo e o ponto de injeção para as necessidades de funcionamento do motor, são fornecidos vários sensores do motor, cujos sinais são enviados para o controlador eletrônico, que os processa para determinar a magnitude de controle regulador de fluxo atual válvula solenoide e tempo de injeção. Os sensores são geralmente utilizados acelerador posição do motor, velocidade e posição do **pistão** no cilindro de pressão no coletor de admissão, temperatura do líquido de arrefecimento e do ar de admissão, o fluxo de entrada de ar e um sensor capaz de detetar o início da injeção, que está localizado em um dos **injetores**. A **UCE** é armazenado em campos diferentes características que determinam a evolução eo fluxo necessário para cada condições de funcionamento do motor, dependendo de vários parâmetros como a carga, o sistema, a temperatura do motor e do fluxo de ar de admissão.

Gestão do Motor Diesel: Nos sistemas de injeção Diesel, com controle eletrônico, as condições de funcionamento do motor são captadas por sensores, como mencionado acima, que fazem chegar os sinais elétricos correspondentes à unidade de controle. Ambos estes metros, como a própria planta são o sistema de controle eletrônico. Para os coletores mencionados devem ser adicionados os detetores de posição e sensores incorporado a **bomba injetora** em si e parar de solenoide, que também é ligado ao **UCE**. A partir destes sinais, a **UCE** ativa os atuadores diferentes da **bomba de injeção**, caixa pré-aquecido, a válvula EGR, o relé de corte do ar condicionado do solenoide, o controle da pressão de sopro do turbo, se disponível isso... A lógica da calculadora inclui as funções de controle da injeção, os poluentes emitidos, as estratégias do motor, o imobilizador codificados e auto-diagnóstico, memorizando alguns danos. A quantidade de Diesel injetado depende da **UCE**. Como magnitudes são usadas principalmente para determinar os sinais recebidos do medidor de vazão, sensor de posição do acelerador e rotações do motor, mas também outros dados como temperatura do motor, a entrada de ar, ..., são suscetíveis alterar o volume injetado. Todos esses fatores são relatados para o dispositivo de controle, que converte os impulsos elétricos para o governo dos atuadores diversos. De forma a otimizar o comportamento do movimento pode ser tomado em consideração outros fatores, quando a distribuição de combustível, tais como a aceleração instantânea, freio motor no tribunal ou da injeção de uma velocidade máxima específica. Os sinais disso são reconhecidos pela unidade de controle, que modifica-los de acordo com o sinal de comando para o atuador de fluxo e tempo de injeção. Se por qualquer motivo são detetadas anomalias na operação devem ser revistos os seguintes itens, de forma preliminar:

• Circuito bom começo: bateria, fiação e motor de arranque.
• Circuito de pré-aquecimento e cabos em bom estado.
• Fusível incorreta.
• Existência de combustível.
• A qualidade do combustível.
• Óleo de Motor em bom estado e em nível.
• Tubos de combustível em bom estado, sem rachaduras que estão vazando ou obstruídos.
• Ausência de entradas de ar.
• Circuito de alimentação de ar selado.
• Linha de filtros de ar limpo.
• Sistema de exaustão apertado, sem ventilação ou vazamentos.
• Motor em bom estado mecânico, com compressão adequada, **árvore de cames**, o calendário de distribuição, ponto de injeção, calibração dos **injetores**, junta da cabeça...

Além disso, em todos os casos devem ser verificados para cada um dos sensores atingirá a tensão de controlo adequados. Em seguida, verifique que os sinais emitidos pela unidade de controlo eletrônico são suficientes. No caso dos sensores de temperatura, a tensão de saída deve corresponder à especificação e, em qualquer caso, variam em função da temperatura, que pode ser verificado que o motor aquece.

Sistema Injetor com Controle Eletrônico: As maiores necessidades diárias impostas regulamentações sobre ruído e gases de escape de motores Diesel, faz necessário o desenvolvimento de novas técnicas. No que diz respeito a sistemas de injeção direta, uma dessas soluções é o sistema de injeção de alta pressão através de uma **bomba injetora** com controle eletrônico, no qual o bico da bomba e uma válvula solenoide é uma unidade compacto situado no cabeçote e movido mecanicamente por um eixo de cames adicionais e eletricamente pela unidade de controle. Este sistema é utilizado pelo grupo Volkswagen-Audi em seus motores TDI, que estão sendo relatados como bem-sucedida. A implementação deste sistema no motor baseia-se na posição do **injetor** na cabeça do cilindro, de modo que está posicionado no centro da **câmara de combustão** formado pelo **pistão**. Neste tipo de injeção, o **injetor** é acionado por um **balancim** que recebe movimento direto da **árvore de cames**. No corpo do **injetor** em si constitui a câmara de bombeamento, para que o combustível chegue condutas esculpida no cabeçote, de onde passa para a área de habitação **injetor** voltar para o ar em direção ao depósito. A estrutura de todos os componentes do sistema de controle é particularmente robusta, a fim de melhor resistir às tensões a que estão sujeitos no seu funcionamento, em grande parte devido à forte pressão de trabalho. O sistema **injetor** tem comparação com os sistemas de injeção convencional, uma série de benefícios, que são:

• Um design compacto.
• A capacidade de gerar pressões superiores, que em alguns casos, chegar a 2.000 bares.
• A pré-injeção separada da injeção principal.
• Um som menores de combustão.
• Emissão de gases poluentes inferiores.

Pelo contrário, este sistema também tem desvantagens, das quais as mais importantes são:

• Um projeto complexo da cabeça do cilindro.
• Aumento da procura de trabalho para a **árvore de cames**.
• Sujeito E-dentes a cargas de trabalho maiores.

O esboço deste sistema seriam: o tanque de combustível é sugado por uma bomba de palhetas, que é realizado pelo mecanismo de inalar através de um filtro, empurrando-o através de outro filtro para o fornecimento de tubo de **injetor**-bomba, que está esculpido na bunda. Os retornos não injetada excesso para outro gasoduto para a bomba de abastecimento do cabeçote, ou depósito direto. A bomba de combustível é do tipo de palhetas e, normalmente, tem um lado da unidade de combustível ea outra é utilizada como uma bomba a vácuo para gerar o vácuo necessário para a ativação do impulsionador do freio e outros dispositivos. Dentro da unidade de bomba de combustível está localizado a uma válvula de alívio de pressão, normalmente calibrados para 7 bar, que é, portanto, a pressão de descarga de petróleo para alimentar os **injetores**. A válvula de alívio de pressão é imediatamente após o filtro. No circuito de retorno de combustível oferece uma outra válvula de alívio de pressão calibrado, desta vez para um bar e um canal de bypass que facilita a purificação do ar, no caso de circuitos de descarga. Também no circuito de retroalimentação estão localizados sensor de temperatura do combustível e um radiador de refrigeração, como é **injetor** quente, onde pode atingir temperaturas de 150 º C, deve ser reduzido para menos de 80 º C antes de derramar o combustível de volta para o tanque. A **bomba injetora** é dividido em três secções principais, tais como a válvula de controle, bomba do corpo e do bico. A bomba de **pistão** é ativado em cada ciclo de cames e **balancins** contra a força de uma mola de pressão que tende a mantê-lo na posição. As unidades de bombeamento ação do combustível na câmara. O design é semelhante ao bico convencional de pressão **injetor** abertura, injetando combustível no cilindro fino. Geralmente tem 4-5 buracos. A válvula é controlada diretamente pela unidade de controle eletrônico, que determina os procedimentos de injeção com base no sinal de controle. Atualmente usado **bomba injetora** para efeito da injeção de combustível em duas etapas, em primeiro lugar por um tempo pré-injeção controlada e, em seguida, a injeção principal. Esses bicos de enchimento da câmara de pressão alta ocorre quando o **pistão** se move para cima pela força da mola, aumentando o volume da câmara. Nestas condições, a corrente do solenoide é alimentada e está em sua posição de repouso, permitindo a passagem de combustível a partir da linha de abastecimento para a câmara de alta pressão. Quando a velocidade do motor alavanca para swing apresenta saída em **pistão** começa seu movimento para baixo e para o combustível na câmara de alta pressão é empurrado para o tubo de alimentação na direção oposta da entrada. Em certo momento, a **UCE** ativa o solenoide, a agulha repousa na sede corte de combustível para alimentação de linha. A partir desse momento, a pressão aumenta rapidamente na câmara de bombeamento, que passa pelo canal lateral com a agulha do bocal que dá submetidos à pressão que tende a levantar. Quando a pressão chega a 180 bar, supera a força da mola do bico e iniciar o pré-injeção. A corrida para levantar a agulha do bocal é limitada nesta fase de injeção formando um coxim hidráulico. Quando chegar a **pistão** do amortecedor feito na redução do corpo do bico, é extremamente difícil subida da agulha e do combustível está chegando o bico não pode ser despejados rapidamente. Como resultado, aumenta a pressão na câmara de alta pressão e aplicada ao **pistão** para escapar da Primavera, localizada acima do **injetor**. Atingiu um valor de pressão, o **pistão** se move para baixo contra a força da mola, deslocando um certo volume de câmara de alta pressão, o que torna uma queda súbita da pressão mesmo, que ocorre perto a agulha do bocal, terminando o pré-injeção. Em seguida, vem a injeção principal, como o **pistão** continua seu curso descendente de bombeamento impulsionado pelo **balancim** correspondentes e cam. Com esta mudança de mentalidade nova ocorre um aumento da pressão na câmara de alta pressão e chegou a 300 bares, a agulha pode voltar a levantar-se contra a força da mola, agora devido a uma menor evasão êmbolo pré, que determina uma injeção inicial de pressão superior à anterior. A pressão continua a aumentar durante a fase de injeção de 2.000 bares, porque o **pistão** de bombagem unidades de uma maior quantidade de combustível que pode sair dos furos do bico. O término da injeção ocorre quando a **UCE** corta o fornecimento de corrente para o solenoide, que abre, momento em que o combustível contido na câmara de alta pressão através da válvula de escape para o tubo de alimentação. A queda, resultando em pressão na câmara, como resultado do vazamento determina o fechamento da válvula de agulha e **pistões** voo de regresso à sua posição de descanso. Cada um dos solenoide **injetor**-bomba está ligado ao **UCE**, a dosagem de combustível de acordo com a posição do pedal do acelerador do motor, velocidade e massa de ar de admissão. A duração do pulso eletricamente para determinar o fluxo de injeção, que pode ser corrigido para a temperatura do motor e outros parâmetros, para que, a **UCE** recebe informações de vários sensores, a composição e funcionamento são semelhantes aos utilizados em outros tipos de injeção eletrônica controlado. O tempo de injeção é definido principalmente pelo rotações do motor, embora possa ser corrigido para a temperatura e condições de motor em funcionamento. O controle de velocidade máxima e velocidade de marcha lenta são os comandos da unidade de controle. Na fase de arranque a frio, quando um dos três sensores de temperatura registrada uma temperatura inferior a 10 º C para ativar o módulo de aquecimento, que alimenta os aquecedores durante algum tempo, dependendo das condições de funcionamento do motor, como em outros sistemas de injeção. Os sinais recebidos no interruptor **UCE** do pedal de embreagem e de freio para permitir uma ligeira redução de injeção em fluxo para evitar puxar o motor em marcha. Uma característica importante dos sistemas de injeção com controle eletrônico da **bomba injetora** é uma correção de fluxo permitindo seletiva por cilindro, que realiza uma suave motor funcionando em marcha lenta. O **UCE** reconhece o desempenho de cada um dos cilindros do motor através de sinal de velocidade. Após cada combustão de cada cilindro, o **UCE** registra a aceleração experimentada pelo **virabrequim**, e se você encontrar diferenças entre eles, corrige o fluxo de injeção adequada para igualar o desempenho de todos os cilindros.

3.3. Supercharger em um Motor Diesel

Nos motores Diesel, o compressor mais amplamente utilizado é o **turbocompressor**, pois é um método simples, confiável e melhora a qualidade de funcionamento do motor, além de seus benefícios. Sua operação é diferente das utilizadas em motores a gasolina. Em alguns motores foram utilizados compressores volumétricos, mas foram descartados devido a problemas de desenvolvimento e maior complexidade. O **turbocompressor** é constituído essencialmente por uma **turbina** e um **compressor** montado no mesmo eixo. A **turbina** recebe o movimento dos gases de escape, que são de alta temperatura, e a coloca em rotação. Ao mesmo tempo, a roda do **compressor** comprime o ar que está a ser introduzido na entrada e, em seguida, para dentro dos cilindros. A quantidade e a pressão do ar de entrada são proporcionais à velocidade de rotação. O **turbocompressor** tem grandes vantagens de desempenho, entre os quais:

• Aumento da potência e **binário** notável, que pode atingir 35% a mais que o mesmo motor aspirado.
• Os motores são geralmente mais silenciosos, embora, por vezes, se perceba um assobio do turbo nas acelerações.
• Sua eficiência é maior, para que uma combustão mais completa, resultando em menor consumo de energia muito iguais.
• A combustão é mais eficiente e limpa, reduzindo os poluentes gasosos.

Em alguns motores, trocadores de calor são inseridos entre o turbo e o coletor de admissão para reduzir a temperatura do ar de admissão. Estas trocas podem ser de ar/ar, onde o ar é resfriado por circulação de ar, ou ar/água, onde o arrefecimento é feito pela passagem de um líquido. Para controlar as pressões de trabalho, é utilizada uma válvula de alívio de pressão, ou *wastegate*, cuja missão é controlar a pressão máxima e mínima do turbo para um melhor desempenho. Esta válvula é controlada pela **UCE**.

3.4. Motores Diesel de Ciclo Teórico

Entre o ciclo Diesel teórico e o real existem, como no caso Otto, diferenças na forma e nos valores das pressões e temperaturas. Algumas dessas semelhanças referem-se ao **ciclo Otto**, por exemplo, devido à variação dos calores específicos, à perda de calor e ao tempo de abertura da válvula. Outros são diferentes e, em parte, causados pela dissociação e perdas de bombeamento. Finalmente, um motor Diesel é peculiar, ou seja, as relacionadas com a combustão, o que não ocorre a pressão constante, no caso do ciclo real.

a) Combustão em Pressão Constante: Como mostrado no diagrama acima, na prática, a combustão ocorre sob condições tais que a pressão varia durante o processo, quando no ciclo teórico deveria ter permanecido constante. Na verdade, parte da combustão ocorre a volume constante, e em parte a pressão constante, quase como o **ciclo Otto** real. Só no caso de motor lento o processo se desenvolve muito pouco sobre o teórico.

b) A Dissociação dos Produtos de Combustão: No motor de ignição por compressão, a dissociação não tem um efeito tão importante como no motor de ignição por faísca, pois o excesso de ar e a mistura dos produtos de combustão são tais que a redução da temperatura máxima e, consequentemente, a dissociação desses produtos.

c) As Perdas de Bombeamento: As perdas de bombeamento são menores do que aquelas produzidas no **ciclo Otto**, já que não há estrangulamento no ar nos motores de ignição por compressão, não há nenhuma característica de válvula borboleta de motores de ignição equipada com carburador. Portanto, a superfície negativa do ciclo Diesel real é menor do que o **ciclo Otto**. Explicando tudo o que se refere a motores de 4 tempos. Nos motores de 2 tempos, muito difundida entre o tipo de Diesel, são importantes as perdas de bombeamento e a perturbação causada pela expansão antes do **PMI** para dar lugar ao escape. Incluído nas perdas de bombeamento deve também considerar o trabalho necessário para a verificação do cilindro do cilindro, que muitas vezes é produzido por um **compressor**.

3.5. Motores Diesel de Ciclo Prático

O **Ciclo Diesel**, à pressão constante, por sua vez, consiste numa primeira fase, ou o avanço de vácuo de ar puro adiabático, numa segunda fase, de combustão à pressão constante, uma terceira fase, ou a expansão adiabática e uma quarta fase, ou quedas súbitas de pressão.

Na primeira fase, o ar fresco sugado acima é comprimido e aquece o suficiente para causar a **autoignição** do combustível injetado. Na segunda fase e no início da expansão, a combustão ocorre a pressão constante, enquanto o volume aumenta. A expansão do gás compensa a queda de pressão devido a este aumento de volume. A terceira fase de expansão ocorre sem troca de calor com as paredes do cilindro, e a quarta fase de abertura instantânea dos gases de escape produz um declínio muito rápido da pressão, enquanto o **pistão** é mantido em volume constante (ponto morto).

Quanto à sua fabricação e seus elementos constitutivos, dizemos que, depois de ter mudado de um tempo o motor a gasolina para Diesel, especialmente em suas aplicações em veículos, industrial, agrícola e de produtos marinhos, por razões que discutiremos mais tarde, embora a **fabricação de motores Diesel** seja mais cara e alguns de seus auxiliares (de arrefecimento, filtro de combustível, etc) sejam maiores do que o custo da gasolina, hoje chegou com produção em larga escala a um custo menor do que quase iguais aos da gasolina, especialmente com a incorporação dessas novas técnicas de injeção de combustível.

O **bloco do motor** é semelhante em ambos os tipos de motores, embora a dimensão desses problemas seja maior em Diesel para o seu trabalho sob cargas pesadas. Eles são geralmente expressos perlita e **camisas** de desgaste substituível (geralmente úmida), com uma parada de tabulação no início (no Diesel).

Os **pistões** nestes motores têm múltiplas funções, de modo que diferem dos da gasolina, sob a forma do fundo e de cabeça, dependendo do sistema de injeção utilizado, o perfil da saia, agora em oval curvilínea progressiva, em o arranjo dos **segmentos** (por vezes alojado na garganta artificial) e da altura do eixo, sua espessura é maior na cabeça pela pressão e temperatura a que estão sujeitas. Eles também diferem na **árvore de cames** em que o motor Diesel é equipado com **bomba injetora**.

O **cabeçote** é normalmente muito diferente em cada caso, pois o da gasolina é geralmente em uma única peça e o do Diesel costuma dispor de um cabeçote para cada três cilindros, ou individualmente por cada um deles. A disposição dos encanamentos de água é diferente, porque o Diesel deve ter câmaras frigoríficas, não só de turbulência, mas os **injetores**. Também pode ser a disposição na mesma parte da câmara de turbulência, usinado nele.

Finalmente, o **sistema de injeção Diesel** em quaisquer procedimentos modernos de *common-rail*, **injetores**, bomba, controle eletrônico, etc, são um fator de diferenciação em relação aos da gasolina. No que diz respeito a aspetos econômicos e práticos do Diesel, temos uma melhor performance térmica, devido ao seu alto grau de compactação e sua combustão ocorre com excesso de ar e pode atingir 60% versus 45% em alguns Gasolina. Além disso, o poder calorífico do Diesel é maior do que a gasolina. O consumo específico de Diesel é menor, que, juntamente com o menor preço do Diesel, é um fator chave no transporte de mercadorias, principalmente em marcha lenta, a taxa de consumo é de 1 a 4, tornando-o particularmente adequado para distribuição (van). A duração da vida útil do motor também é mais elevado para o Diesel do que para a gasolina (até 3 vezes) e seu valor residual também é maior. Outro ponto favorável é a facilidade de aplicação em baixas temperaturas, os gases de escape são menos tóxicos e risco de incêndio é menor, para o combustível Diesel é menos volátil do que a gasolina e seus vapores precisam de temperaturas de 80 º C para inflamar, enquanto que a gasolina que eles fazem a 20 º C. No entanto, como o negativo, vamos dizer que tanto o motor Diesel e seu equipamento é mais pesado que os motores a gasolina, é mais caro para construir, como já dissemos, a sua manutenção é trabalhosa. Geralmente, e apesar dos progressos, é mais alto do que a gasolina.

4. Características do Motor

4.1. Desempenho do Motor

O **motor de combustão interna** é uma máquina que converte energia química por um processo que descrevemos abaixo:

A energia contida no combustível, produtos químicos, é transformada em calor por combustão. Assim, o consequente aumento da pressão provoca o deslocamento do **pistão**, produzindo energia mecânica. Nesse processo, nem todo o combustível para a energia é convertida em trabalho útil. Muito se perde, então a energia que é obtida é menor que a original. No balanço resultante entre a quantidade de energia fornecida e que a obtida em uma máquina chamada **rendimento** (*C*) e é expresso como uma percentagem do trabalho que ele suporta. O **desempenho do motor** é, portanto, mais elevado, embora menor do que os que foram perdidos na conversão de energia química em mecânica.

Perda de Energia

Perdas de Calor: Produzido pelo sistema de refrigeração e radiação de calor existentes. Outra perda é a quantidade de calor evacuado através do escape.

Perdas Mecânicas: Devido ao atrito entre as peças móveis e unidade dispositivos auxiliares, tais como bomba d'água, bomba de óleo, etc.

Perdas Químicas: Motivado pela combustão incompleta.

4.2. Tipos de Desempenho

Em um motor, pode-se obter diversos tipos de desempenho:

• Desempenho Térmico
• Desempenho Mecânico
• Desempenho Efetivo
• Rendimento Volumétrico

Desempenho Térmico: É uma figura que indica a percentagem de utilização que um motor faz do combustível que consome. É obtida dividindo a energia da saída do **virabrequim** do motor entre a energia fornecida pelo combustível consumido. Quanto mais próximo este valor de 100%, maior eficiência térmica é obtida. Uma medida aproximada da eficiência térmica é o consumo específico. A máxima eficiência térmica é obtida na velocidade máxima perto do **binário**.

Desempenho Mecânico: O trabalho perdido na transmissão, a partir do eixo do êmbolo, e é usado para superar o atrito e deslocar o motor órgãos acessórios.

• Funções de Acessórios: O movimento dos mecanismos que tornam necessariamente absorve uma parte do trabalho produzido pelo motor. O gerador, bombas de água e óleo do motor do ventilador para poder continuar a ser uma não desprezível.
• Sistema de Escape: A instalação necessária para avaliar o exterior dos gases queimados, exige um estudo cuidadoso quanto ao comprimento e de seção transversal está em causa, para evitar uma ressonância acentuada e perda de potência. A linha de escape não deve apresentar qualquer estreitamento e sua seção deve ser suficiente.
• Atrito: O atrito é superar a maior influência sobre o desempenho mecânico. Os **segmentos**, sujeito como molas contra as paredes do cilindro, colocar uma pressão que não pode ser inferior a algum valor, se quiser evitar a perda de compressão de gás vazar para o **cárter** entre eles e as paredes. Isso reduz o atrito ao mínimo possível lubrificação ambas as partes. A folga do **pistão**, também no interior do cilindro, contra a qual exerce uma forte pressão de certas posições da manivela. A obliqüidade do presente pode ser reduzida a mais prejudicial, ou seja, durante o curso de expansão, o motor corretamente descentramento, como veremos. Os rolamentos de apoio da **cambota** e **bielas** si, produzem um atrito elevado, que pode ser convenientemente lubrificação muito reduzido destas associações.

Rendimento Efetivo: O desempenho real pode ser entendido como o saldo total das perdas e 100% da energia contida no combustível irradiado dar origem a performance real do motor.

Eficiência Volumétrica: É a relação entre a massa de ar no cilindro no **ponto morto inferior**, e que poderia ter, dado o volume da câmara e pressão atmosférica. A **eficiência volumétrica** é de 100%, se ambas as massas são iguais a menos de 100%, se houver menos ar do que teria a pressão atmosférica é superior a 100% se não houver mais ar do que teria à pressão atmosférica. Em um motor de combustível aspirado naturalmente, a **eficiência volumétrica** é sempre inferior a 100% quando o motor não funciona em carga parcial, porque a borboleta limita a entrada de ar. Se funcionar a plena carga, até 100% em um intervalo de menos ou mais estreito regime. Alguns motores aspirados pode exceder 100% de **eficiência volumétrica** devido à ressonância do ar, ou seja, mais uma gama de regime, são ressonância "supercharged". Diesel Em um motor de aspiração natural, a **eficiência volumétrica** aproxima de 100% em todo o caso, porque a entrada de ar não é limitado. Nos motores supercharged, gasolina ou Diesel, a **eficiência volumétrica** pode exceder 100% porque a pressão no coletor de admissão é maior do que atmosférica.

4.3. Principais Características do Motor

As principais características que definem os benefícios que são obtidos em um motor de **binário**, **potência** e **consumo específico de combustível**. Esses parâmetros identificar o tipo de moto fornecer uma referência para as suas características de desempenho. O fabricante fornece esses dados obtidos por meio de testes dinamômetros.

Binário (Torque): Em geral, o motor de cilindrada maior **binário** maior o. Um elevado **binário** permite a aceleração mais forte: a sensação de ficar ligado para o banco é maior. Por outro lado, um elevado **binário** permite mover mais peso, porque os veículos a Diesel são usados frequentemente para rebocar caravanas, reboques ou cargas pesadas. Nos motores Diesel, o **binário** do motor é obtida em baixas rotações (entre 1.300 e 2.400 rpm, dependendo do veículo, porque os motores modernos estão perto de 1.300 rpm). Naquela época a maior força é transmitida às rodas. Um **binário** forte envolve uma boa recuperação (sem necessidade de *downgrade*) e boa aceleração. A fórmula para o **binário** é uma força em termos de distância. O **binário** pode ser comparado a um levantador de peso: ele levanta um peso enorme para a altura da cabeça. Quanto maior o peso padrão, maior será o levantador de peso.

$$Binário = Força \times Distância$$

Aqui nós expressamos a força em newtons e a distância em metros. A curva de **binário** tem o seu máximo na parte inferior da contra-revolução e diminui rapidamente na parte superior da contra-revolução. Outro parâmetro assume então a sua mais.

Potência: **Potência** é o trabalho feito dentro de um certo tempo. Por esta razão, ele depende do **binário**, mas também a velocidade de rotação do motor. Quanto mais rápido você gira o motor, o mais **potência**. Até o limite a que começa em motores Diesel entre 4000 e 4500 rpm a **potência** do motor influi na velocidade do veículo. O poder pode ser comparado com dois atletas: o primeiro 120 kg até 1 minuto. O segundo elevador 120 kg em 30 segundos. Dentro de um minuto, o segundo atleta será levantado 240 kg, de modo que este será o mais poderoso. A **potência** é expressa em watts (W) ou DIN HP (CV). O **binário** está em Nm e velocidade em radianos por segundo. Relatório, 1 hp = 735,5 W DIN

Consumo Específico de Combustível: A quantidade de combustível que necessita de um motor de entregar uma determinada unidade de energia por unidade de tempo. O **consumo específico** é uma forma de expressar o desempenho do motor, no sentido de que os serviços relacionados ao consumidor. Quanto menor o **consumo específico** de um motor, o seu melhor desempenho. O **consumo específico** de um motor a trabalhar em condições diferentes pode ver uma tabela como a mostrada abaixo. O eixo horizontal é o esquema. O eixo vertical pode ser definida de diferentes variáveis, mas inter-relacionados, como o par ou a pressão média efetiva. No exemplo abaixo, o eixo vertical é a pressão média efetiva (em quilopascal, kPa), o efetivo máximo de pressão em cada sistema corresponde à curva de **binário**. Como pode ser visto no gráfico, o **consumo específico** mínimo deste motor é de 210 gramas por quilowatt/hora (g/kWh). Em qualquer ponto da área mais escura, o motor desenvolve a sua **potência** máxima. Fora dessa área, aumenta o consumo a 215 g/kW/h, embora existam áreas dentro da área de 215 que o motor trabalha e até 220 na pior. Quanto menor a carga (ou seja, menos o motorista pisa no acelerador), menos dependente do **consumo específico** do sistema. Em todos os gráficos que vimos até agora o melhor desempenho do motor de carga é alcançado (seja Diesel ou gasolina), se não um pouco menor.