Nesta semana fui perguntado por alguns alunos de engenharia da Unesp sobre detalhes técnicos e do funcionamento interno de um motor automotivo. Esta é a parte do automóvel que eu mais me dediquei profissionalmente em projeto, pesquisa e desenvolvimento e achei que seria interessante mostrar algo para vocês detalhando como um motor funciona por dentro, não em linguagem técnica, mas de forma acessível a todos. Vamos, então, para a diversão!
Por definição, um motor de automóvel é uma máquina térmica de combustão interna, já que o combustível é queimado dentro do motor, que converte calor em energia mecânica. O combustível é misturado com ar e queimado dentro da câmara de combustão, e a expansão dos gases gerados empurra o pistão para baixo, praticamente da mesma forma que a força explosiva da pólvora empurra o projétil dentro do cano de uma arma.
Um motor convencional atual é de 4 tempos, ou seja, admissão, compressão, explosão e exaustão. Na fase de admissão o cilindro admite o ar, puxando o pistão para baixo. Este, ao subir, comprime o ar. Pouco antes de chegar ao topo, chamado de ponto morto superior ou PMS, é injetado o combustível e dada a centelha pela vela de ignição, gerando a explosão. Os gases queimados empurram o pistão para o ponto morto inferior ou PMI, gerando a força motriz no eixo de manivelas ou virabrequim, como é mais conhecido. Ao subir novamente, o pistão empurra os gases queimados para o sistema de exaustão e recomeça o ciclo novamente.
Os principais componentes internos de um motor são:
Virabrequim ou árvore de manivelas: é um eixo pesado de aço forjado, que contém várias porções com ressaltos (tantas quanto o número de cilindros do motor) que se ligam às bielas, e que transformam o movimento linear das bielas em movimento giratório do virabrequim;
Volante: disco pesado de ferro fundido ou aço, que fornece a inércia necessária para mover os pistões durante as fases improdutivas do ciclo de 4 tempos, além de suportar em seu perímetro a cremalheira, que é uma engrenagem que é ligada ao motor de arranque, para dar a partida no motor. O amortecedor de vibração é como se fosse outro volante, montado na outra extremidade do virabrequim, que serve para suavizar a vibração proveniente dos esforços torsionais das explosões dos pistões;
Eixo comando de válvulas: é um eixo com ressaltos ou cames, um para cada válvula, que as aciona conforme a programação adequada. Devido ao ciclo ser de 4 tempos, a rotação do eixo comando é a metade da do virabrequim;
Bloco do motor: a maior peça do motor, geralmente de ferro fundido, que abriga todos os componentes internos. Dentro do bloco ficam os cilindros e os dutos de lubrificação e refrigeração, além dos suportes dos componentes móveis. Abaixo dele, fica o carter, que é o reservatório de óleo lubrificante de todos os componentes internos do motor;
Cabeçote: é um pequeno bloco fundido que é parafusado sobre o bloco e que abriga as válvulas de admissão e de escape, além das galerias de refrigeração, velas de ignição e o eixo comando. No cabeçote, serão parafusados externamente os coletores de admissão e de escape;
Válvulas: são componentes móveis que abrem ou fecham a passagem do ar (válvulas de admissão) ou dos gases queimados (válvulas de escape). Trabalham expostas a temperaturas e pressões altíssimas dentro da câmara de combustão, têm que ser a prova de vazamento nestas condições extremas e geralmente são acionadas mais de 2.000 vezes por minuto.
Bronzinas e casquilhos: são buchas bipartidas de matéria deslizante que serve de apoio entre as peças rotativas, como bielas, virabrequim, eixo comando de válvulas e mancais.
Pistões: elementos cilíndricos fundidos em ligas de alumínio, ligados por um pino ao topo de uma biela, com canaletas nas laterais para acomodar os anéis de compressão e raspagem de óleo. Recebem o impacto da explosão da mistura ar-combustível na cabeça do pistão e a transferem para a biela e esta ao virabrequim, gerando a rotação e potência.
Na semana que vem, continuaremos com os demais sistemas e componentes do motor.
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* Marcos Serra Negra Camerini é engenheiro mecânico formado pela Escola Politécnica da USP, pós-graduado em administração industrial e marketing e engenharia aeronáutica, com passagens como executivo na General Motors (GM) e Opel. Também é consultor de empresas e é diretor geral da Tryor Veículos Especiais Ltda.
Seu site é www.marcoscamerini.com.br.
