Abra o capô. Olhe para a bagunça de metal, plástico e borracha. Parece um kit de desarmamento de bomba desenhado por um artista caótico. Se você está comprando um carro e ouve termos como “quatro em linha de 2,5 litros” ou “start-stop turboalimentado”, provavelmente não tem ideia do que isso realmente significa para sua condução diária.
A curiosidade mata o gato. Mas conhecer o seu motor o mantém vivo.
Basicamente, um motor a gasolina faz uma coisa: transforma energia química em movimento mecânico. Ele queima combustível dentro de uma câmara selada. É por isso que é chamado de motor de combustão interna. A combustão acontece internamente.
Existem outras feras por aí. Motores diesel. Turbinas a gás. Mas todos eles compartilham o mesmo objetivo básico. Você também tem motores de combustão externa – os motores a vapor que puxavam os trens. O carvão queima fora do cilindro para criar vapor. O vapor empurra os pistões. A combustão interna ganha em eficiência e tamanho. É menor. É mais apertado. Funciona mais.
Vamos analisar o batimento cardíaco do seu carro.
O ciclo de quatro tempos
Quase todos os carros a gasolina usam o ciclo de combustão de quatro tempos. É também conhecido como ciclo Otto, em homenagem a Nikolaus Otto, que acertou em cheio no conceito em 1867.
O princípio é brutal em sua simplicidade. Use combustível de alta energia. Coloque-o em um espaço pequeno e fechado. Acenda-o. A explosão resultante libera energia massiva na forma de gás em expansão. Aproveite essa explosão centenas de vezes por minuto. Você tem movimento.
O ciclo tem quatro etapas distintas. Ingestão. Compressão. Combustão. Escape.
- Curso de admissão: O pistão começa no topo. A válvula de admissão abre. O pistão desce. Ele suga uma mistura de ar e uma pequena névoa de gasolina. Você não precisa de muito combustível. Apenas o suficiente para queimar.
- Curso de compressão: O pistão volta a subir. Ele esmaga a mistura ar-combustível. A compressão da mistura torna a explosão subsequente significativamente mais poderosa.
- Curso de Combustão: No topo de seu percurso, a vela de ignição dispara. Um pequeno arco elétrico inflama a mistura comprimida. A gasolina explode. Os gases em expansão empurram o pistão de volta para baixo com força.
- Curso de exaustão: O pistão atinge o fundo. A válvula de escape abre. Os gases queimados são empurrados para fora do cilindro e pelo tubo de escape.
O ciclo é reiniciado. O motor pega outra carga de ar e gás.
Este movimento linear de vaivém dos pistões precisa se tornar um movimento rotacional. Suas rodas não giram para cima e para baixo. Eles giram. O virabrequim cuida dessa conversão. Conectado aos pistões por bielas, o virabrequim recebe a força em linha reta e a gira em rotação.
O virabrequim é a ponte entre o caos linear do pistão e a ordem de rotação da roda.
Porém, não são apenas pistões e hastes. Você precisa de um bloco para manter tudo junto. Uma cabeça para vedar as câmaras de combustão. Válvulas para deixar o ar entrar e sair. Um sistema para gerenciar o combustível.
Estamos analisando as peças básicas do motor agora. Especificamente, os cilindros que abrigam esta violência.
A mágica acontece entre o pistão e a parede do cilindro. É aí que a energia da combustão é convertida em movimento. Bastante simples. A maioria dos cortadores de grama funciona com um único cilindro. Carros? Eles precisam de mais músculos. Quatro. Seis. Oito. Até doze em alguns cantos exóticos do mercado. Mas juntar vários cilindros não significa apenas empilhá-los aleatoriamente. É sobre geometria.
Motores inline: a simplicidade vence
Veja aquele quatro em linha que mencionamos anteriormente. Todos os quatro cilindros ficam em linha reta. Um após o outro. Está limpo. Eficiente. Barato para construir porque o bloco é uma peça fundida única. A manufatura adora. As peças são padronizadas. A manutenção é simples. Se você abrir o capô de um sedã compacto ou de um hatchback, é provável que esteja diante de um quatro em linha. Eles se encaixam perfeitamente em motores montados transversalmente, onde o espaço é apertado na frente do carro.
Mas eles são longos. Motores altos podem elevar o centro de gravidade. Isso não é ideal para manuseio. E em altas RPMs, a ordem de disparo pode parecer um pouco desajeitada em comparação com arranjos mais equilibrados. Ainda assim, para a condução diária e eficiência de combustível, o quatro em linha é o carro-chefe. Você não vai errar com isso.
Motores V: agregando potência em um espaço compacto
Agora mude para uma configuração em V. Dois bancos de cilindros afastados um do outro. Geralmente separados por 60 ou 90 graus, embora existam outros ângulos. Esta configuração reduz a área ocupada pelo mecanismo. Mais curto que um seis em linha. Perfil inferior. Isso facilita o encaixe em veículos maiores ou carros de alto desempenho onde o espaço do compartimento do motor é premium.
Os V-6 estão por toda parte em SUVs e sedãs de médio porte. Os V-8 ainda dominam a cena dos muscle cars. Eles oferecem aquele som profundo e gutural que os entusiastas desejam. E eles são mais suaves do que os seis em linha em altas rotações, graças aos pistões opostos que cancelam algumas vibrações. Mas há um problema. Complexidade. Mais peças. Mais coletores de escapamento para envolver. Custos de fabricação mais elevados. E o resfriamento pode ser complicado com aquele vale estreito entre as margens.
Motores flat ou boxer: baixos e largos
Depois, há o apartamento quatro. Flat-seis. Horizontalmente oposto. Os pistões se afastam uns dos outros como boxeadores em um ringue. Daí o apelido. A Porsche os usa. Subaru depende deles. Por que? Porque o layout plano reduz significativamente o centro de gravidade. Melhor distribuição de peso. Menos rolagem da carroceria nas curvas. O motor fica baixo no chassi. Essa é uma vantagem de manuseio que os motores em linha e em V lutam para igualar.
Os motores planos também vibram menos que os quatro em linha. Os pistões opostos se equilibram naturalmente. Não há necessidade de contra-eixos complexos. Mas eles são largos. Muito amplo. Isso torna quase impossível a instalação em layouts transversais. Você precisa de uma configuração longitudinal. É necessário mais espaço. E o acesso para manutenção pode ser um pesadelo. Vazamentos de óleo da vedação principal traseira são um problema comum. Ainda assim, para os motoristas que priorizam o manuseio e o feedback, o motor furado é difícil de superar.
Qual layout atende às suas necessidades?
Tudo se resume a prioridades. Você quer reparos baratos e embalagem fácil? Entre na linha. Precisa de mais potência em um pacote menor? Motor V. Quer a melhor dinâmica de condução e não se importa com um compartimento do motor mais amplo? Plano. Não existe uma resposta perfeita. Apenas
A vela de ignição e o sincronismo da válvula
A combustão não acontece por acidente. A vela de ignição fornece a fonte de ignição, disparando a faísca que acende a mistura ar/combustível. O tempo é tudo aqui. Se a faísca ocorrer muito cedo ou muito tarde, a eficiência cai drasticamente.
Essas válvulas são igualmente críticas. As válvulas de admissão e escape abrem e fecham em uma sequência precisa. Eles permitem a entrada da mistura e a saída do escapamento. Crucialmente, ambas as válvulas devem permanecer vedadas durante os cursos de compressão e potência. Se a câmara não estiver hermética, você perde pressão. Você perde poder.
Dinâmica do pistão e falha do anel
O pistão em si é um simples cilindro de metal, deslizando para cima e para baixo dentro do furo. Mas a verdadeira magia – e a fonte mais comum de dores de cabeça de manutenção – está nos anéis de pistão.
Esses anéis criam uma vedação deslizante entre a borda externa do pistão e a parede do cilindro. Eles têm dois empregos não negociáveis:
- Vede a câmara de combustão para que a mistura ar/combustível e os gases de escape não vazem além do pistão para o cárter.
- Evite que o óleo do motor no cárter migre para a câmara de combustão.
Quando esses anéis se desgastam, o selo quebra. É por isso que os carros mais antigos muitas vezes desenvolvem problemas de consumo de óleo. Se você estiver completando um litro a cada 1.600 quilômetros, seus anéis provavelmente serão disparados, deixando o óleo queimar na câmara. Os materiais modernos melhoraram significativamente a longevidade do anel, razão pela qual os motores contemporâneos podem prolongar os intervalos de troca de óleo e durar mais tempo em geral.
A biela e o virabrequim
A biela preenche a lacuna entre o pistão e o virabrequim. Ele precisa girar em ambas as extremidades. Por que? Porque o pistão se move em linha reta enquanto o virabrequim gira. A haste muda de ângulo para acomodar esse movimento, traduzindo energia linear em força rotacional.
Essa força acaba no virabrequim. Ele pega o movimento para cima e para baixo do pistão e o converte em movimento circular. Pense nisso como a manivela de uma caixa automática. Você empurra para baixo, o eixo gira. É um princípio mecânico simples, mas é o coração da potência do motor.
O reservatório e o gerenciamento de óleo
Ao redor do virabrequim está o cárter, ou cárter. Este reservatório contém o óleo lubrificante que circula pelo motor. A gravidade puxa o óleo para o fundo do reservatório, onde a bomba de óleo pode agarrá-lo e enviá-lo de volta aos rolamentos, pistões e válvulas.
Sem este reservatório, o atrito destruiria o motor em minutos. O cárter mantém as peças móveis flutuando em uma película de óleo, reduzindo o desgaste e dissipando o calor.
Problemas no motor
Você vira a chave. O motor de arranque zumbe. O motor vira. Mas não pega.
Este é o cenário clássico de “manivela sem partida”. É frustrante, claro. Mas também é lógico. Você já conhece o básico da combustão interna. Agora você só precisa filtrar o ruído.
Existem três requisitos fundamentais para um motor disparar. Se algum deles falhar, você ficará preso.
- Mistura correta de combustível.
- Compressão adequada.
- Forte faísca.
Todo o resto é secundário. Milhares de pequenas falhas podem causar um fracasso, mas essas três são as “três grandes”. Ignore-os por sua conta e risco.
O problema da mistura de combustível
Seu motor precisa de combustível e ar na proporção certa. Muito pobre, muito rico ou nenhuma mistura, e a combustão morre.
Considere primeiro o óbvio: você pode simplesmente estar sem gasolina. O motor puxa ar, mas sem combustível não há nada para queimar.
Mas e se você tiver gás?
Uma entrada de ar entupida pode privar o motor de oxigênio. Você obtém combustível, mas não ar suficiente. A mistura fica muito rica. As velas de ignição ficam sujas. O motor engasga.
Por outro lado, um sistema de combustível defeituoso pode bombear muito ou pouco combustível. Os motores modernos usam sensores para ajustar isso, mas os sistemas com carburador mais antigos? Eles são meticulosos. Se a bóia estiver presa ou os jatos entupidos, a mistura está desligada.
Depois há contaminação. A água no seu tanque de gasolina é uma assassina. Não queima. Ele fica na parte inferior. Se a linha de combustível sugar essa lama, o motor engasga e morre. As impurezas interrompem totalmente a reação química.
Compressão: O Selo da Vida
A compressão é o que torna a explosão poderosa. Se o ar e o combustível não puderem ser comprimidos com força, a explosão resultante será fraca. Ou inexistente.
A falta de compressão geralmente indica um vazamento. Onde?
Anéis de pistão desgastados. Esses anéis vedam a folga entre o pistão e a parede do cilindro. Quando eles se desgastam, a mistura ar/combustível escapa pelo pistão durante o curso de compressão. Você perde pressão. Você perde poder.
Válvulas com vazamento. As válvulas de admissão e escape devem fechar hermeticamente. Se os assentos estiverem queimados ou as hastes dobradas, o gás escapa para o escapamento ou coletor de admissão em vez de permanecer no cilindro.
Uma junta do cabeçote queimada. Esta é a falha estrutural mais comum que leva à perda de compressão. A cabeça do cilindro é aparafusada ao bloco do motor. Entre eles fica uma junta fina projetada para criar uma vedação perfeita.
Quando essa junta falha, ela quebra. Formam-se pequenos buracos. O selo vaza. A compressão vaza para o sistema de arrefecimento ou para as passagens de óleo. O motor não dá partida porque a pressão nunca aumenta.
Spark: o gatilho de ignição
Sem faísca, o combustível é apenas líquido. Você precisa de uma vela de ignição para acendê-lo.
Se a faísca for fraca, o combustível pode não inflamar. Isso geralmente acontece quando a própria vela de ignição está gasta. Os eletrodos sofrem erosão com o tempo. A lacuna aumenta. A faísca luta para pular.
Ou o fio está cortado.
Se o fio de ignição que leva ao plugue estiver cortado ou faltando, a corrente não poderá alcançar o plugue. Nenhuma faísca.
Mas não se trata apenas de presença. É uma questão de tempo.
O tempo de ignição determina quando a faísca dispara em relação à posição do pistão. Se a faísca ocorrer muito cedo, ela impedirá o movimento do pistão para cima. Se disparar tarde demais, o pistão já está descendo. O combustível inflama, mas a explosão não empurra o pistão de forma eficaz. Em ambos os casos, o motor não arranca ou funciona mal.
Outras falhas críticas
Além das três grandes, outras falhas sistêmicas podem parar um motor instantaneamente.
Bateria descarregada. Simples. Sem energia significa sem motor de partida. Sem partida, sem partida.
Rolamentos desgastados. O virabrequim gira sobre rolamentos. Se estiverem desgastados ou emperrados, o virabrequim não consegue girar. O motor trava.
Problemas de sincronização das válvulas. Se a árvore de comando falhar ou a correia dentada quebrar, as válvulas não abrem e fecham em sincronia com os pistões. O ar não consegue entrar. A exaustão não consegue sair. O motor está sufocante.
Falta de óleo. Ficar sem óleo e você perderá lubrificação. Picos de fricção. O calor aumenta. Os pistões prendem nas paredes do cilindro. O motor pára. Permanentemente.
A perfeição não é necessária
Um motor em funcionamento não precisa ser perfeito. Ele só precisa funcionar dentro de tolerâncias aceitáveis.
Você notará quando as coisas estiverem erradas. Inatividade difícil. Começo difícil. Perda de poder. Estes são sintomas.
Mas quando o motor não liga, você está lidando com uma falha grave. Um dos sistemas fundamentais quebrou.
Nós cobrimos o porquê. A próxima etapa é observar como. Especificamente, os subsistemas que gerenciam essas falhas.
Trem de válvulas do motor e sistemas de ignição
A maioria dos motores modernos depende de uma arquitetura específica para gerenciar o fluxo de ar, e a escolha da tecnologia aqui determina quanta energia você obtém com cada gota de combustível. O sistema came suspenso é o padrão por um motivo.
Onde a câmera mora é importante
A função do trem de válvulas é simples: abrir as válvulas, fechar as válvulas. Repita. O mecanismo que aciona isso é o árvore de comando, um eixo com lóbulos que empurra as válvulas para cima e para baixo. Você pode ver essa ação mecânica na Figura 5.
Os motores modernos usam quase exclusivamente câmeras suspensas. Isto coloca a árvore de cames diretamente acima das válvulas. Os lóbulos atingem as válvulas diretamente ou através de uma haste muito curta. Esta configuração reduz a inércia e permite que o motor aumente a rotação sem que as válvulas flutuem.
Projetos mais antigos colocavam a árvore de cames no cárter de óleo, perto do virabrequim. Isso exigia uma longa cadeia de elevadores e hastes para levar o sinal ao topo. Funcionou. Ainda funciona em algumas máquinas baratas ou antigas. Mas o design suspenso é mais leve e eficiente.
Mantendo o tempo sincronizado
O virabrequim gira duas vezes para cada vez que o eixo de comando gira. Esta proporção de 2:1 não é negociável. Se os pistões estiverem no ponto morto superior e as válvulas estiverem abertas, o motor explode. Para evitar isso, uma correia de distribuição ou uma corrente de distribuição liga os dois eixos.
Essa ligação garante que as válvulas abram e fechem no exato milissegundo em que os pistões estão prontos para elas.
Por que câmeras suspensas duplas?
Os motores de alto desempenho não querem apenas mais ar; eles querem mais fluxo. Uma única válvula por porta é um gargalo. Os motores modernos de alto rendimento usam quatro válvulas por cilindro: duas para admissão e duas para escape.
Você não pode mover quatro válvulas independentes com uma árvore de cames de forma eficiente. Portanto, os engenheiros usam duas árvores de cames por banco de cilindros. Uma came controla as válvulas de admissão. O outro controla o escapamento. É daí que vem o termo câmeras suspensas duplas (ou DOHC).
Não é apenas marketing. É física. Mais válvulas significam melhor respiração. Melhor respiração significa mais poder. E mais potência requer um trem de válvulas mais complexo. A configuração do came suspenso torna essa complexidade gerenciável.
Como o sistema de ignição dispara seus cilindros
O sistema de ignição (Figura 6) não liga apenas o carro. Ele gera uma carga elétrica de alta tensão e a envia para as velas de ignição. Ele passa por fios de ignição para chegar lá.
Primeiro, essa cobrança atinge o distribuidor. Você o encontrará escondido sob o capô na maioria dos veículos. É o centro. Um fio entra no centro. Quatro, seis ou oito fios disparam. O número depende inteiramente da contagem de cilindros.
Esses fios de ignição fornecem a carga para cada vela de ignição. O momento é apertado. Apenas um cilindro acende uma faísca por vez. Este disparo escalonado mantém o motor funcionando suavemente. Sem idiotas. Apenas ritmo.
A seguir, abordaremos como seu carro dá partida, esfria e circula o ar.
Sistemas de resfriamento do motor, admissão de ar e partida
Mecânica de resfriamento e admissão de ar
A maioria dos carros modernos depende de um sistema de refrigeração à base de líquido para evitar que o motor derreta. O radiador e a bomba d’água são os pesos pesados aqui. O líquido refrigerante circula através de passagens perfuradas ao redor dos cilindros, absorve o calor e depois o despeja no radiador antes de voltar a circular. É um ciclo fechado.
Mas nem todo motor segue essas regras. Você encontrará configurações refrigeradas a ar em máquinas mais antigas, como Volkswagen Beetles anteriores a 1999, além da maioria das motocicletas e cortadores de grama. Você pode identificá-los instantaneamente. Observe a parte externa dos cilindros. Se você vir barbatanas, é um resfriamento a ar. As aletas aumentam a área de superfície para dissipar o calor no fluxo de ar. Esta configuração mantém o motor mais leve. Também faz com que fique mais quente. E mais quente geralmente significa vida útil mais curta e desempenho inferior. É uma troca.
Agora que já cobrimos como o calor sai, vamos falar sobre o que entra. A circulação de ar não é apenas ruído de fundo. É o combustível para o fogo.
A maioria dos carros de rua são normalmente aspirados. Essa é uma maneira elegante de dizer que o motor respira naturalmente. O ar passa por um filtro e cai diretamente nos cilindros. Simples. Eficaz. Mas se você quiser mais potência, precisará de mais ar.
É aqui que a indução forçada muda o jogo. Os motores de alto desempenho e eficiência moderna são turboalimentados ou superalimentados. Em vez do fluxo de ar natural, estes sistemas pressurizam o ar que entra. Mais pressão significa que você pode colocar mais ar e combustível em cada cilindro durante o curso de admissão. Essa pressurização é chamada de boost.
Como você gera esse impulso? Dois métodos mecânicos diferentes.
Um turbocompressor utiliza energia residual. Ele fica no seu cano de escapamento. Os gases de exaustão quentes giram uma turbina. Essa turbina é conectada por um eixo a uma roda de compressor no trato de admissão. É eficiente. Ele recicla energia que, de outra forma, simplesmente desapareceria pelo escapamento. Um superalimentador, por outro lado, é acionado mecanicamente. Ele é aparafusado diretamente ao motor, geralmente por meio de uma correia ou engrenagens, e gira o compressor independentemente do fluxo de escapamento.
Como o turboalimentador está essencialmente eliminando o calor e a pressão do escapamento, ele libera a potência dos motores menores. Pense em um pequeno motor de quatro cilindros. Adicione um turbo e ele poderá produzir valores de potência normalmente reservados para um seis cilindros maior. O chutador? Você obtém uma economia de combustível de 10 a 30 por cento melhor. Você está trabalhando mais com menos combustível.
Iniciando o mergulho profundo no sistema
Aumentar o desempenho é uma coisa. Fazer o motor funcionar em primeiro lugar é outra. O que acontece quando você vira a chave?
O sistema de partida possui dois componentes principais: o motor de partida elétrico e o solenóide de partida. É uma operação de força bruta. O motor de partida precisa girar fisicamente o motor durante várias rotações. Por que? Porque a combustão não começará até que os pistões estejam em movimento. O motor precisa de impulso para completar os cursos de admissão, compressão, potência e escapamento.
Girar um motor frio é um trabalho árduo. O motor de partida deve superar uma resistência significativa.
- Atrito Interno : Os anéis do pistão esfregando contra as paredes do cilindro criam arrasto.
- Pressão de compressão : Se um pistão estiver próximo do ponto morto superior, a mistura ar-combustível comprimida empurra de volta contra ele.
- Valve Train Energy : A árvore de cames tem que abrir e fechar as válvulas. Isso exige força.
- Carga de acessórios : Tudo o que está aparafusado ao motor o está arrastando para baixo. A bomba de água, a bomba de óleo e o alternador estão todos conectados. O starter também precisa girá-los.
Esta resistência exige uma corrente massiva. Os sistemas elétricos dos automóveis funcionam com 12 volts. Para mover aquele volante pesado, o motor de partida consome centenas de amperes. Você não pode obter esse tipo de corrente através de uma chave de ignição padrão sem derreter os contatos. É por isso que precisamos do solenóide de partida.
Pense no solenóide como uma chave eletrônica resistente. Ao girar a chave, você envia um pequeno sinal ao solenóide. Fecha o circuito de alta corrente, permitindo que toda a energia da bateria inunde o motor de partida. Clique. Whir. O motor gira.
O que vem a seguir
Abordamos como o motor permanece frio, como respira e como dá partida. Mas um motor é uma máquina que consome recursos e gera resíduos. Precisa de petróleo para sobreviver. Precisa de combustível para queimar. E precisa de uma forma de expelir os subprodutos da combustão sem se engasgar.
A seguir, detalharemos os subsistemas que lidam com lubrificação, fornecimento de combustível, gerenciamento de exaustão e
Você enche o tanque. Você verifica o óleo. Mas como esse gás realmente gira as rodas? Tudo começa com o sistema de combustível.
Seu motor não queima apenas líquido. Queima uma névoa. O sistema de combustível bombeia a gasolina do tanque e a mistura com o ar. O objetivo é uma relação precisa de ar/combustível. Essa mistura flui para os cilindros. Sem a combinação certa, você não obtém energia. Ou pior, danos ao motor.
Os carros modernos usam dois métodos principais para fornecer esse combustível. Injeção de combustível portuária e injeção direta de combustível.
Na injeção de combustível por porta, o combustível é pulverizado logo acima da válvula de admissão. Mistura-se com o ar antes de entrar no cilindro. A injeção direta é mais agressiva. O combustível dispara diretamente para a câmara de combustão. A alta pressão permite uma nebulização mais fina. Isso leva a uma melhor eficiência.
Os carros mais antigos usavam carburadores. Eles misturavam combustível e ar mecanicamente à medida que o ar entrava. Eles eram simples. Mas eles não tinham precisão. A injeção moderna é controlada por computador. Ele ajusta milissegundo por milissegundo.
A lubrificação mantém as coisas em movimento
O gás cria energia. O óleo evita o atrito.
O sistema de lubrificação é a força vital do motor. Reveste as partes móveis. Sem ele, o metal se choca contra o metal. Picos de calor. Apreensão de peças.
Duas áreas precisam de mais atenção. Pistões e rolamentos. Os pistões deslizam para cima e para baixo nos cilindros. Eles precisam de uma superfície lisa. Os rolamentos permitem que o virabrequim e as árvores de comando girem. Eles carregam cargas pesadas.
Aqui está o ciclo.
- O óleo fica no cárter (cárter) na parte inferior.
- A bomba de óleo suga.
- Passa pelo filtro de óleo. Areia e aparas de metal estão presas.
- A alta pressão força o óleo através das galerias.
- Pulveriza nos rolamentos e nas paredes do cilindro.
- A gravidade o puxa de volta para o reservatório.
Este ciclo se repete milhares de vezes por minuto. Se a bomba falhar, o motor morre. Se o filtro entupir, a pressão cai. Verifique seu óleo. Sempre.
Domando o ruído e a fumaça
Você colocou combustível. Você lubrificou as peças móveis. Agora as explosões acontecem.
Essas explosões criam pressão. Eles criam ruído. Milhares de pequenas detonações por minuto. Sem um sistema de escapamento, você ouviria cada um deles. Seria ensurdecedor.
O sistema de exaustão captura esses gases. Isso os canaliza pelas costas. O silenciador é a chave aqui. Isso amortece o som. Transforma um tiro em um zumbido.
Mas a fumaça não é apenas barulho. É um desperdício.
Entre no sistema de controle de emissões. Os carros modernos são laboratórios complexos. Eles monitoram cada respiração de exaustão.
O coração deste sistema é o conversor catalítico. Ele usa catalisadores e oxigênio. Ele queima o combustível não utilizado. Ele decompõe produtos químicos nocivos. Transforma poluentes em gases menos nocivos.
Sensores de oxigênio monitoram o fluxo de exaustão. Eles informam ao computador quanto oxigênio está presente. O computador ajusta a mistura de combustível em tempo real. Isso garante que o catalisador funcione de forma eficiente. Menos desperdício. Ar mais limpo.
A espinha dorsal elétrica
O gás alimenta os pistões. A eletricidade alimenta todo o resto.
Seu carro tem uma bateria. Ele fornece energia CC de 12 volts. Ele liga o motor. Ele controla o rádio, faróis, janelas e computadores. Mas a bateria não é um gerador. É um dispositivo de armazenamento.
Ele precisa ser recarregado.
Esse é o alternador.
Conectado ao motor por uma correia, o alternador gira. Gera eletricidade. Ele envia essa energia de volta para a bateria. Ele também alimenta cargas elétricas enquanto o motor funciona.
Se a correia quebrar, o alternador para. A bateria descarrega. O motor para. Você está preso.
Produzindo mais potência do motor
Você sabe como funciona o mecanismo de estoque. Combustível, ar, óleo, escapamento, eletricidade. É um ecossistema equilibrado. Mas os entusiastas raramente se contentam com ações.
Eles querem mais poder.
Como você consegue isso? Você perturba o equilíbrio. Ou melhor, você otimiza.
Existem três maneiras principais de aumentar a potência e o torque.
- Aumentar o fluxo de ar : Mais ar significa mais oxigênio. Mais oxigênio permite que mais combustível queime. Coletores de admissão maiores. Filtros de ar de alto fluxo. Menos restrição.
- Aumentar Combustível : Você não pode adicionar ar sem adicionar combustível. Injetores maiores. Bombas de alta pressão. Ajustando a ECU para suportar
A mecânica da potência: como os motores realmente funcionam
Você pode começar a ver que não existe apenas uma maneira de extrair mais potência de um motor. Os fabricantes de automóveis estão constantemente ajustando variáveis para aumentar o desempenho ou melhorar a eficiência do combustível.
Aumenta o deslocamento. Mais deslocamento significa mais potência porque você queima mais combustível a cada revolução. Você pode chegar lá aumentando os cilindros ou adicionando mais cilindros. Doze cilindros são geralmente considerados o limite prático.
Aumente a taxa de compressão. Taxas de compressão mais altas produzem mais potência, até certo ponto. Quanto mais você comprime a mistura ar/combustível, maior é a probabilidade de ela explodir espontaneamente antes mesmo de a vela disparar. A gasolina com maior octanagem evita essa combustão precoce. É por isso que os carros de alto desempenho precisam de combustível premium – seus motores usam taxas de compressão mais altas para obter mais potência.
Coloque mais em cada cilindro. Se você conseguir colocar mais ar (e, portanto, combustível) em um cilindro de determinado tamanho, obterá mais potência sem aumentar o combustível necessário para a combustão. Turbocompressores e superalimentadores pressurizam o ar que entra para efetivamente forçar mais ar para dentro do cilindro.
Resfrie o ar que entra. A compressão do ar aumenta sua temperatura. Você deseja o ar mais frio possível no cilindro porque o ar mais quente se expande menos durante a combustão. Muitos carros turboalimentados e sobrealimentados usam um intercooler. Este é um radiador especial através do qual o ar comprimido passa para esfriar antes de entrar no cilindro.
Deixe o ar entrar com mais facilidade. À medida que o pistão se move para baixo no curso de admissão, a resistência do ar rouba a potência. Você pode reduzir isso colocando duas válvulas de admissão em cada cilindro. Alguns carros mais novos usam coletores de admissão polidos para eliminar a resistência. Filtros de ar maiores também melhoram o fluxo de ar.
Deixe o escapamento sair mais facilmente. Se a resistência do ar dificultar a saída do escapamento do cilindro, isso roubará energia. A resistência cai quando você adiciona uma segunda válvula de escape. Um carro com duas válvulas de admissão e duas de escape possui quatro válvulas por cilindro, o que melhora o desempenho. Quando um anúncio de carro diz que ele tem quatro cilindros e 16 válvulas, isso significa quatro válvulas por cilindro.
Se o tubo de escape for muito pequeno ou o silenciador tiver alta resistência, isso causa contrapressão, que tem o mesmo efeito. Os sistemas de escapamento de alto desempenho usam coletores, tubos de escape grandes e silenciadores de fluxo livre para eliminar a contrapressão. “Exaustão dupla” significa dois tubos em vez de um para melhorar o fluxo.
Torne tudo mais leve. Peças leves ajudam o motor a funcionar melhor. Cada vez que um pistão muda de direção, ele usa energia para interromper um curso e iniciar outro. Pistões mais leves consomem menos energia. Isso resulta em melhor eficiência de combustível e desempenho.
Injete o combustível. A injeção de combustível permite a medição precisa do combustível em cada cilindro. Isso melhora o desempenho e a economia de combustível.
Nas próximas seções, responderemos algumas perguntas comuns relacionadas ao mecanismo enviadas pelos leitores.
Perguntas e respostas sobre o mecanismo
Qual é a diferença entre um motor a gasolina e um motor a diesel?
Num motor diesel não há vela de ignição. O combustível diesel é injetado no cilindro e o calor e a pressão do curso de compressão fazem com que o combustível entre em ignição. O combustível diesel tem uma densidade energética mais alta do que a gasolina, portanto, um motor diesel obtém melhor quilometragem.
Qual é a diferença entre um motor de dois tempos e um motor de quatro tempos?
A maioria das motosserras e motores de barco usam motores de dois tempos. Um motor de dois tempos não possui válvulas móveis e a vela de ignição dispara cada vez que o pistão atinge o topo do seu ciclo. Um orifício na parte inferior da parede do cilindro permite a entrada de gás e ar. À medida que o pistão sobe, ele é comprimido, a vela acende a combustão e o escapamento sai por outro orifício no cilindro. É necessário misturar óleo à gasolina em um motor de dois tempos porque os orifícios na parede do cilindro impedem o uso de anéis para vedar a câmara de combustão. Geralmente, um motor de dois tempos produz muita potência para seu tamanho porque há o dobro de ciclos de combustão ocorrendo por rotação. No entanto, um motor de dois tempos consome mais gasolina e queima muito óleo, por isso é muito mais poluente.
Há alguma vantagem nas máquinas a vapor?
A principal vantagem de uma máquina a vapor é que você pode usar qualquer coisa que queime como combustível. Por exemplo, uma máquina a vapor pode usar carvão, jornal ou madeira como combustível, enquanto uma máquina de combustão interna precisa de combustível líquido ou gasoso puro e de alta qualidade.
Por que ter oito cilindros em um motor? Por que não ter um cilindro grande com o mesmo deslocamento?
Existem algumas razões pelas quais um grande motor de 4,0 litros tem oito cilindros de meio litro em vez de um grande cilindro de 4 litros. O principal motivo é a suavidade. Um motor V-8 é muito mais suave porque tem oito explosões uniformemente espaçadas em vez de uma grande explosão. Outro motivo é o torque inicial. Quando você liga um motor V-8, você está conduzindo apenas dois cilindros (1 litro) em seus cursos de compressão, mas com um cilindro grande você teria que comprimir 4 litros.
Em linha vs. formato em V
A contagem de cilindros determina a personalidade de um motor. Cada cilindro abriga um pistão. Esses pistões giram o virabrequim. Mais pistões bombeando significam mais eventos de combustão por segundo. A energia gera mais rápido. Isso é física básica.
Os motores de quatro cilindros geralmente ficam em linha reta. Em linha. Simples. Os seis cilindros geralmente são dispostos em “V”. Essa forma compacta permite blocos mais curtos. As montadoras americanas adoravam os motores V6. Eles eram poderosos. Eles estavam quietos. Mas o mercado mudou. A turboalimentação mudou o jogo.
A mudança de percepção americana
A história é importante aqui. Os consumidores costumavam rejeitar a potência de quatro cilindros. Eles pensaram que esses motores eram lentos. Fraco. Desequilibrado. Falta aceleração. Depois vieram as importações japonesas. Honda e Toyota começaram a instalar quatro bangers eficientes nas décadas de 1980 e 1990. Os americanos acordaram. O Toyota Camry superou as vendas dos rivais americanos. O motor compacto ganhou respeito.
Truques de engenharia modernos
Hoje, um motor de 4 cilindros pode imitar o desempenho do V6. Veja o EcoBoost da Ford. Eles usam turboalimentação para forçar mais ar em deslocamentos menores. A Mazda utiliza tecnologia SKYACTIV para aerodinâmica e eficiência. Menos estresse no motor. Melhor desempenho. Materiais mais leves também ajudam. A diferença entre os dois tipos de motores está diminuindo.
Quando você ainda precisa de um V6
A disparidade diminuiu. Mas os motores V6 ainda têm trabalho a cumprir. Eles não são apenas para carros de alto desempenho. Os caminhões precisam deles. Se você rebocar um trailer ou transportar cargas pesadas, precisará de torque. Você precisa de energia bruta. A eficiência fica em segundo plano nesses cenários. Um turbo-quatro pode ter dificuldades com a carga sustentada. O V6 oferece.
Como os motores realmente funcionam
As pessoas costumam perguntar sobre o básico. O que há dentro dessa caixa de metal?
Os componentes principais
O coração do motor é o cilindro. Um pistão se move para cima e para baixo dentro dele. As peças principais incluem:
– Velas de ignição
– Válvulas
– Anéis de pistão
– Bielas
– Virabrequim
– O reservatório
O ciclo de quatro tempos
Quase todos os motores a gasolina utilizam um ciclo de combustão de quatro tempos. Ele converte combustível em movimento.
1. Curso de admissão
2. Curso de compressão
3. Curso de combustão
4. Curso de exaustão
Por que não começa?
Se o seu carro não der partida, verifique os “três grandes”.
1. Mistura de combustível ruim
2. Falta de compressão
3. Falta de faísca
Milhares de questões menores podem causar problemas. Mas esses três são os fundamentos.
