Motor de combustão de quatro tempos
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- Helena de Vieira Carlos
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1 Força motriz Ao produzir-se a combustão (explosão) da mistura de gasolina e ar, os pistões impulsionados pela expansão dos gases originam a força motriz do motor. Num automóvel de dimensões médias, quando o motor trabalha à velocidade máxima, cada pistão poderá chegar a efetuar 100 cursos pôr segundo. Devido a esta rápida sucessão de movimentos ascendentes e descendentes, os pistões deverão ser resistentes, embora fabricados com material leve - uma liga de alumínio - na maioria dos automóveis modernos.
2 Os anéis dos pistões vedam a folga existente entre os pistões e a parede do cilindro. Os anéis de compressão, que normalmente são dois, evitam que os gases passem do cilindro para o Carter, enquanto um terceiro anel raspador de óleo remove o excesso de óleo lubrificante das paredes do cilindro e devolve-o ao Carter. A força motriz é transmitida dos pistões e virabrequim que, juntamente com as bielas, a converte em movimento rotativo. As bielas são normalmente de aço forjado. A parte superior da biela, denominada pé da biela, está fixada ao pistão por meio de um pino que permite à biela oscilar lateralmente, enquanto se move para cima e para baixo. O pino do pistão é normalmente oco, a fim de pesar menos e encontrase fixado ao pistão por meio de travas ou prensados. A parte inferior da biela (a cabeça da biela) está parafusada ao virabrequim fazendo uma trajetória circular, enquanto o pé da biela segue o movimento de vai e vem do pistão. Uma cabeça da biela pode terminar numa sessão horizontal ou oblíqua.
3 O volante do motor, disco pesado e cuidadosamente equilibrado montado na extremidade do virabrequim do lado da caixa de câmbio, facilita o funcionamento suave do motor, já que mantém uniforme o movimento de rotação do virabrequim. Os bruscos movimentos alternativos de subida e descida dos pistões ocorrem enquanto a inércia do volante mantém a uniformidade do movimento rotativo. A ordem de ignição dos cilindros também influi grandemente na suavidade da rotação do virabrequim. Considerando o cilindro mais próximo do ventilador número 1, a ordem de explosão num motor de 4 cilindros é normalmente 1, 3, 4, 2 ou 1, 2, 4, 3 para permitir uma distribuição equilibrada dos esforços no virabrequim. O desenvolvimento de pistões bi metálicos de dilatação controlada é uma das mais importantes e menos conhecidas inovações dos motores atuais. Este tipo de pistão, graças a inserções de aço no próprio alumínio do corpo do pistão, assegura uma maior estabilidade dimensional. Em outras palavras, reduzem as deformações do pistão como conseqüência das trocas de temperatura. Esta vantagem permite reduzir as tolerâncias ou folgas entre pistão e cilindro, melhorando assim a vedação do conjunto e a compressão efetiva. Outro detalhe importante no conjunto alternativo é a redução do peso do pistão e da superfície de contato com o cilindro. Os pistões de saia ultracurta e peso mínimo permitem sensíveis melhoras ao reduzir-se, por um lado, as forças de inércia que equivalem a consumo de energia diminuindo-se, ao mesmo tempo, os atritos ou resistências passivas na fricção do pistão com o cilindro. Estas vantagens foram complementadas, em muitos casos, com anéis de materiais de baixo coeficiente de atrito e camisas de cilindro de materiais ou acabamentos especiais desenvolvidos com a mesma finalidade de reduzir resistências passivas.
4 Ilustração: Iran Cartaxo Motor de combustão de quatro tempos O motor que normalmente equipa os automóveis é o motor de explosão ou de combustão de quatro tempos. Ele é chamado assim porque seu funcionamento se baseia exatamente em quatro estágios ou tempos diferentes. Veja cada um deles:
5 1º Estágio: nesse estágio, o pistão do motor move-se para baixo e puxa a mistura de combustível (vapor) e ar atmosférico através da válvula de entrada. 2º Estágio: depois que a câmara de combustão foi preenchida, a válvula de entrada da mistura de ar e vapor de combustível é fechada e o pistão sobe, comprimindo essa mistura. É muito importante que o combustível aguente bem essa compressão, não explodindo antes do 3º tempo. Se o combustível explodir prematuramente durante a compressão, diminuirá a potência do motor e produzirá um ruído conhecido como batida de pino (knocking). Gasolinas com maior índice de octanagem são melhores por
6 causa disso: quanto maior o índice de octanagem, mais resistente a gasolina será à compressão sofrida e melhor será o desempenho do motor. É por isso também que se adicionam antidetonantes à gasolina, como o etanol. 3º Estágio: quando o pistão atinge o ponto máximo, a vela de ignição emite uma faísca elétrica que provoca a explosão, deslocando o pistão para baixo. A energia cinética dos gases em expansão é transmitida para o pistão, que movimenta o eixo do virabrequim, fazendo o carro se movimentar. Essa parte é muito importante, pois é nela que a energia química (proveniente da combustão) é transformada em energia mecânica (que vai mover o automóvel). Uma imagem da faísca produzida pela vela de ignição é mostrada a seguir:
7 4º Estágio: o pistão sobe novamente e a válvula de exaustão ou de saída é aberta, permitindo que os gases formados na combustão sejam liberados. Quando essa válvula se fecha, a válvula de entrada é aberta e o processo recomeça.
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