Motor

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Motor

  1. 1. Automóveis Motor Treinamento Básico
  2. 2. Automóveis Motor Treinamento Básico
  3. 3. 3Treinamento Básico • Motor Conhecimento básico: motor de combustão interna . . . . . . . . . . . . . . . 5 Classificação de motores de combustão interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Instruções de operação para a instalação (torque de aperto) . . . . . . . . 32 Componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Arrefecimento do motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Medição da pressão de compressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Índice Título Pág
  4. 4. 5Treinamento Básico • Motor Definição Um motor de combustão interna é uma máquina de potência térmica. Nessa máquina, energia útil na forma de potência é liberada por meio de combustões periódicas de combustível em um ou mais cilindros com um movimento interno de êmbolos em funcionamento. Funcionamento O movimento dos êmbolos cria um espaço variável de compressão onde o assim chamado abastecimento com mistura ar-combustível é encontrado. Por meio do movimento ascendente dos êmbolos é reduzido o volume do abastecimento. Essa redução forçada de volume provoca um aumento das temperaturas internas dos abastecimentos. Dessa forma é gerado um aumento de temperatura. A intensificação da pressão e da temperatura torna a mistura ar- combustível apta para a ignição. A ignição da mistura ar-combustível no motor a gasolina começa com uma ignição fornecida externamente (vela de ignição). Por outro lado, o motor Diesel provoca a combustão da mistura ar- combustível somente pelas altas pressões e temperaturas. Isso é chamado auto-ignição. A energia térmica que é liberada pela ignição é transformada em movimento de potência sobre o êmbolo. O êmbolo aciona a árvore de manivelas. No caso de primeira marcha e, sem acionamento da embreagem, a árvore de manivelas está em contato com a caixa de mudanças e dessa forma com o trem de força e as rodas de tração. Assim são acionadas as rodas de tração. AT_01_0005 Conhecimento básico: motor de combustão interna
  5. 5. 6Treinamento Básico • Motor
  6. 6. 7Treinamento Básico • Motor Em princípio, motores de combustão interna podem ser classificados de acordo com as diferenças relevantes do sistema: Métodos de trabalho, cilindros e modos de controle, formação da mistura ar-combustível, ignição, e o sistema de aspiração de ar. Classificação de motores de combustão interna segundo os métodos de funcionamento Após cada processo de combustão no cilindro de motores de combustão interna, a carga precisa ser trocada o que significa que o gás de exaustão precisa ser removido e gás fresco precisa ser abastecido. Esse processo é chamado ciclo de carga (processo de intercâmbio de gás). São comuns dois métodos para esse ciclo de carga: • Princípio de quatro tempos, • Princípio de dois tempos. Ambos os princípios são usados tanto em motores a gasolina como em motores Diesel. Nesta unidade, somente o princípio de quatro tempos é explicado em detalhe. O princípio de dois tempos será explicado rapidamente. Princípio de quatro tempos Definição Os quatro tempos são: • 1º tempo: indução (aspiração), • 2º tempo: compressão, • 3º tempo: trabalho (explosão), • 4º tempo: descarga. Função Durante o 1º tempo (indução) o êmbolo move-se para baixo em direção à árvore de manivelas. Como resultado o êmbolo aspira ar fresco (em motores Diesel bem como em motores a gasolina com injeção direta) ou a mistura ar-combustível (em motores a gasolina) através das válvulas abertas. Durante o 2º tempo (compressão) o êmbolo move-se para cima em direção às válvulas. Ao mesmo tempo as válvulas são fechadas. Dessa forma a carga do cilindro é comprimida e entra em combustão via ignição fornecida externamente ou por auto-ignição. Durante o 3º tempo (trabalho), causada pela ignição, a mistura ar- combustível se expande com a velocidade de um raio (explosão) e força o êmbolo para baixo. Assim o êmbolo aciona a árvore de manivelas. Durante o 4º tempo (descarga) o êmbolo move-se para cima em direção às válvulas. Ao mesmo tempo a mistura queimada é descarregada pelas válvulas abertas Classificação de motores de combustão interna
  7. 7. 8Treinamento Básico • Motor Os tempos são portanto dependentes do /da • ângulo da árvore de manivelas e portanto da posição do êmbolo e • da posição das válvulas. O ângulo da árvore de manivelas é indicado em graus em relação aos dois pontos de referência: • O ponto morto superior (PMS) é a posição mais alta do êmbolo no cilindro (ver figura abaixo, cilindros 1 e 4). Lá a distância até as válvulas está no seu mínimo. • Conforme a explicação acima, o ponto morto inferior (PMI) é a posição mais baixa do êmbolo no cilindro (ver figura acima, cilindros 2 e 3). Lá a distância até as válvulas está no seu máximo. A indicação do ângulo da árvore de manivelas é dada em graus antes / depois do PMS / PMI, isto é, em graus antes ou depois do êmbolo ter chegado ou passado do PMS / PMI. Devido ao fato de que um tempo necessita de 180 de rotação da árvore de manivelas, um processo de quatro tempos necessita então de duas rotações da árvore de manivelas (720 de rotação da árvore de manivelas). Para um ciclo de carga (processo de troca de gás) é necessário um controle de troca de gás. Esse controle normalmente é comandado por válvulas. O tempo de abertura e fechamento das válvulas é indicado em graus dependendo do ângulo da árvore de manivelas. Os índices para motores de uso atual são: • A válvula de admissão abre (AA): 10-15° antes do PMS • A válvula de admissão fecha (AF): 40-60° depois do PMI • A válvula de descarga abre (EA): 45-60° antes do PMI • A válvula de descarga fecha (EF): 5-20° depois do PMS AT_01_0005
  8. 8. 9Treinamento Básico • Motor Descrição detalhada do princípio de quatro tempos - Exemplo: cilindro O êmbolo está localizado no PMS. A válvula de admissão que já inicia sua abertura num ponto de 10 - 15 antes do PMS tem assim uma ligeira passagem admissão aberta. A válvula de descarga também está ligeiramente aberta porque ela não fecha até aprox. 5 10 depois do PMS. Esse é o ponto de partida. Agora, durante o primeiro tempo (admissão), o êmbolo move-se para baixo em direção do ponto morto inferior (PMI). Paralelo a esse movimento descendente, o êmbolo gera uma admissão de ar fresco (motor Diesel) ou de mistura (motor a gasolina) da seção de admissão através da válvula de admissão que abre gra- dualmente. Uma parte dos gases de descarga também é aspirada pela válvula de descarga que fecha mais tarde. O processo de admissão é completado a 180 depois do PMS, no ponto morto inferior. Segue então o segundo tempo (compressão) . Devido ao fato da válvula de admissão não fechar até 40 - 60 depois do PMI, uma parte do ar, respectivamente a mistura, é pressionado através da válvula de admissão para a porta de admissão. Se as válvulas de admissão estão fechadas a câmara de combustão estará completamente vedada e a compressão alcançará o seu clímax no PMS. A árvore de manivelas girou 360 . Um curto espaço de tempo antes do êmbolo atingir o seu ponto morto superior a mistura entra em combustão (via auto-ignição ou ignição fornecida externamente). Esse momento de ignição é chamado PMS de ignição. O gás se expande. De agora em diante, junto com o movimento descendente do êmbolo, a combustão é gerada e começa o terceiro tempo (potência). As válvulas de descarga se abrem para a emissão dos gases de descarga 45 - 60 antes do PMI e fecham 5 20 depois do PMS. Com o movimento do êmbolo em direção ao PMS e a abertura das válvulas de admissão 10 - 15 antes do ponto morto superior, termina o quarto tempo (descarga) AT_03_0016.1 AT_03_0016.2.1 AT_03_0016.3 AT_03_0016.4
  9. 9. 10Treinamento Básico • Motor O princípio de quatro tempos com o seu tempo de abertura e fechamento está ilustrado no assim chamado diagrama de comando. Assim, as sentenças acima podem ser muito melhor compreendidas, provavelmente de acordo com este modelo / figura: Os pontos que seguem irão enfatizar a importância do ciclo de carga (processo de intercâmbio de gás) ilustrado no diagrama de comando acima: A qualidade do ciclo de carga (processo de intercâmbio de gás) tem impacto na / no • potência máxima, • torque máximo, • qualidade dos gases de descarga, • consumo de combustível, • relação de funcionamento (motor a gasolina) Princípio dois tempos Definição Os tempos são: • 1º tempo: compressão, admissão, • 2º tempo: trabalho, pré-compressão, • tempo intermediário sobreposto, na transição do 2º tempo para o 1º tempo: potência, lavagem, extravasamento. Funcionamento Para um ciclo de trabalho só é necessária uma rotação da árvore de manivelas (360 ). A troca de gás é comandada pelo êmbolo e necessita uma instalação de lavagem (parte inferior do êmbolo ou um soprador separado) AT_01_0009 AT_01_0009 AT_01_0020
  10. 10. 11Treinamento Básico • Motor Classificação de motores de combustão interna conforme os aspectos de seus cilindros e modos de comando Independente do método de trabalho, motores de combustão interna podem também ser classificados de acordo com: • a posição do eixo dos cilindros, • a disposição dos cilindros, • o arranjo e a posição das árvores de comando de válvulas e das válvulas. Posição do eixo dos cilindros Para serem diferenciados, há motores com disposição em pé, deitado e pendurado. Disposição dos cilindros Para diferenciar, há motor em linha, motor-V, motor-W, motores-VR, motor boxer (motor de cilindros opostos) e motor radial. Motor em linha Motor boxer (motor de cilindros opostos) Motor-V AT_01_0005 AT_01_00 AT_01_0007
  11. 11. 12Treinamento Básico • Motor Nomes dos cilindros Devido ao fato de que não é possível ter todos os cilindros no motor na posição de ponto morto superior (PMS) ao mesmo tempo, o resultado é uma ordem cronológica de ignição. Essa seqüência é a ordem de ignição. Para especificar a ordem de ignição é necessário numerar os cilindros. Definição O modo de marcar cada cilindro é efetuado de acordo com regras básicas comuns para todas as disposições de cilindros: A linha de visão é direcionada para o lado oposto da extremidade de saída de potência. Deve ser imaginado um plano horizontal através do eixo longitudinal da árvore de manivelas. Num motor em linha, o cilindro 1º está localizado no lado oposto da saída de potência. Em motores-V e motores boxer esse 1º cilindro também esta localizado no lado oposto da saída de potência. Primeiro o banco esquerdo de cilindros, depois deve ser contado o banco direito de cilindros. Arranjo e posição de árvores de comando de válvulas e válvulas É preciso distinguir motores comandados pela parte inferior e pela parte superior. • Motores comandados pela parte inferior são os assim chamados motores de válvulas laterais. O mecanismo de fechamento das válvulas acontece no mesmo sentido de movimento do êmbolo em direção ao ponto morto inferior (PMI). O motor comandado pela parte inferior tem válvulas em pé. AT_01_0010 AT_05_0006
  12. 12. 13Treinamento Básico • Motor • Motores comandados pela parte superior: O mecanismo de fechamento das válvulas acontece ao mesmo tempo em que os êmbolos se movem em direção ao ponto morto superior (PMS). A posição da árvore de comando de válvulas não é levada em consideração. O motor comandado pela parte superior tem válvulas inclinadas. É preciso distinguir entre motor-ohv (válvulas no cabeçote = válvulas inclinadas), motor-ohc (árvore de comando de válvulas sobre o cabeçote) e motor-dohc (dupla árvore de comando de válvulas no cabeçote). ohc = comando de válvulas dohc = duplo comando de válvulas sobre o cabeçote válvulas sobre o cabeçote. Classificação de motores de combustão interna de acordo com a ignição e a formação da mistura Para gerar uma combustão e assim obter um impacto de potência sobre o êmbolo, é necessária uma mistura apta para a combustão. Essa mistura consiste de um composto de combustível (gasolina ou Diesel) e ar. A instalação para a formação da mistura de um motor de combustão interna tem a tarefa de criar uma mistura que possa ser inflamada. No caso de certo ângulo da árvore de manivelas essa mistura chega à combustão via ignição fornecida externamente (motor a gasolina) ou via auto-ignição (motor Diesel). Além disso, há importantes diferenças a respeito da formação da mistura entre motores a gasolina e motores Diesel. Motor a gasolina A formação da mistura em motores a gasolina é realizada fora da câmara de combustão, com exceção de motores de injeção direta de gasolina (formação externa da mistura). Essa mistura mais ou menos homogênea constituída de ar e combustível é comprimida. No setor de compressão máxima tem lugar a ignição e a combustão da mistura por meio de uma faísca elétrica de ignição. AT_01_0015 AT_01_0016
  13. 13. 14Treinamento Básico • Motor Há uma diferença entre: Motor a gasolina de carburador Combustível líquido é adicionado ao ar fora da câmara com a ajuda de um carburador. Motor a gasolina com injeção de combustível (injeção no coletor de admissão) Combustível líquido é injetado no coletor de admissão. No coletor de admissão o ar de admissão turbilhona e é gerada uma alta turbulência de ar . Essa situação oferece as melhores condições para uma mistura segura de combustível e ar. É produzida uma mistura totalmente combinada que também é chamada mistura homogênea. Motor de combustão pobre O motor de combustão pobre é acionado por uma mistura extremamente pobre o que significa que essa mistura tem excesso de ar. O baixo consumo de combustível é certamente um benefício com referência a um motor a gasolina de injeção convencional de combustível. Mas a maior emissão de gases nocivos e a não garantida do processo de combustão devido ao excesso de ar são problemas reais. Motor de injeção direta No motor de injeção direta a mistura de ar e combustível não é no coletor de admissão. Portanto somente ar é aspirado e o combustível é injetado separadamente, diretamente dentro da câmara de combustão com uma pressão de 50 a 120 bares. Motor Diesel O princípio Diesel é uma formação interna de mistura onde a câmara de combustão está abastecida somente com ar durante a compressão. Essa compressão é realizada ao nível máximo e aquecido com o combustível - o qual é injetado imediatamente antes do final da compressão - que se inflama e queima (autocombustão). AT_05_0009
  14. 14. 15Treinamento Básico • Motor Há distinção entre> Motor Diesel com antecâmara Combustível fluido é injetado dentro de uma câmara que está conectada com a câmara de combustão através de uma ou diversas aberturas relativamente estreitas. Uma vela incandescente serve como medida auxiliar de partida. Motor Diesel com câmara de turbilhonamento Combustível fluido é injetado dentro de uma câmara que está conectada com a câmara de combustão através de uma abertura relativamente larga. Durante o processo de compressão uma forte turbulência de ar é gerada na chamada câmara de turbilhonamento. Nesse caso uma vela incandescente também atua como medida auxiliar de partida (não mostrada na figura). Motor Diesel com injeção direta Combustível fluido sob alta pressão é injetado diretamente dentro câmara de combustão que não é dividida. Classificação de motores de combustão interna de acordo com o sistema de admissão de ar Há dois diferentes tipos de sistemas de admissão de ar nos motores Diesel bem como nos motores a gasolina: • Motor aspirado naturalmente: a nova carga é tomada imediatamente da atmosfera no motor de aspiração natural e os gases de descarga são empurrados contra as condições externas. • Motor superalimentado: a nova carga é comprimida antes de ser admitida para intensificar o volume da carga e assim a potência e o torque. AT_01_0001.3 AT_01_0001.2 AT_01_0001.1
  15. 15. 16Treinamento Básico • Motor Conjunto de manivelas Definição O conjunto de manivelas inclui os seguintes componentes: êmbolo (1), anéis do êmbolo (3), biela (4), árvore de manivelas (5) e elementos que são necessários para a conexão e aplicação dos casquilhos dos mancais. Junto com o gerenciamento do motor a árvore de manivelas representa os elementos flexíveis do motor. Função O conjunto de manivelas transfere a potência resultante da combustão aos elementos de acionamento Êmbolo, anel do êmbolo, pino do êmbolo 1. cabeça do êmbolo 2. setor de anéis de êmbolo 3. superfície de deslizamento 4. saia do êmbolo 5. cubo do pino do êmbolo 6. anéis de compressão 7. anel raspador de óleo AT_03_0017 AT_03_0001
  16. 16. 17Treinamento Básico • Motor Êmbolo O êmbolo é o primeiro elo na cadeia de componentes de transferência de potência de um motor de combustão interna. É um dos componentes mais estressados do motor de combustão interna em conexão com a mecânica e a térmica. As solicitações mecânicas são atrito e forças inerciais (forças que são produzidas por meios de aceleração e retardo de massas = ex. força de flexão). Para ilustrar isso: Na câmara de combustão podem ser encontradas temperaturas máximas de 1800-2600 C e efeitos de força de até 17 toneladas. Solicitações térmicas Uma grande parte do calor que é absorvido da cabeça do êmbolo durante o tempo de trabalho sai fluindo pelo setor de anéis e do alojamento do cilindro para o líquido de arrefecimento. A parte do calor total que flui via setor de anéis do êmbolo chega a 40-70%. Uma pequena parte do calor é transferida para a nova mistura durante o ciclo de carga. O óleo lubrificante ou óleo de arrefecimento que atinge as paredes internas do êmbolo absorve o restante da dissipação de calor. Elementos de construção para um arrefecimento suplementar são os injetores de óleo de arrefecimento (ver figura à direita) e canais de arrefecimento instalados especificamente. A forma mais simples para extrair calor suplementar dos êmbolos é através de jato de óleo na parede interna do êmbolo. Em motores de alta rotação o fornecimento de óleo provém do pé da biela. O efeito do arrefecimento por injeção está restrito à área alcançada pelo jato de óleo. É mais efetivo o arrefecimento de êmbolos com a instalação de canais específicos de arrefecimento. AT_01_0017 TDC BDC
  17. 17. 18Treinamento Básico • Motor Esforços mecânicos A folga e o formato do êmbolo frio podem levar à forte inclinação do êmbolo com ruídos de funcionamento e desgaste como conseqüências. Para melhorar as propriedades de deslizamento a superfície de deslizamento é coberta com uma camada muito fina de grafite, por exemplo. Os domínios essenciais da cabeça do êmbolo (1), o setor de anéis do êmbolo (2) com a ponte de fogo, o cubo do pino do êmbolo (3) e a saia do êmbolo (4). O cubo do pino do êmbolo representa o alojamento do pino do êmbolo no êmbolo. Ele é uma das partes mais solicitadas do êmbolo. A saia do êmbolo assume as forças laterais e a condução do êmbolo. Definição O anel superior do êmbolo também é chamado de ¨Top-Ring¨ ou primeiro anel de compressão. O anel do meio é o segundo anel de compressão e o anel inferior é o anel raspador de óleo. Funções dos anéis do êmbolo • Anel de vedação da câmara de combustão A câmara de combustão precisa ser efetivamente selada pelos anéis do êmbolo. Os gases de escape que estão quentes e sob alta pressão não devem tocar as pontes dos anéis, se isso ocorrer haverá uma deficiência na vedação do anel e como conseqüência um desgaste prematuro. Os anéis superiores do êmbolo assumem esta vedação de gás (anéis de compressão). Por outro lado, o óleo na parede do cilindro que é necessário para a lubrificação do deslizamento de êmbolo tem que ser impedido de passar à câmara de combustão. O anel raspador de óleo assume essa função. • Dissipação do calor da combustão Os anéis também servem como dissipadores de calor do êmbolo à parede do cilindro. • Regulação do consumo de óleo lubrificante Atualmente, A limitação de consumo de óleo torna-se mais e mais importante (emissão de particulados, emissão de HC). Os anéis de êmbolos são os componentes do motor pelos quais o consumo de óleo pode ser mais influenciado. Um fato decisivo é que os anéis de êmbolo precisam ser lubrificados o suficiente sem deixar muito óleo nas áreas de lubrificação. Se houver muito óleo nessas áreas o excesso de óleo poderia infiltrar-se na câmara de combustão. Isso provocaria uma combustão com componentes poluentes. AT_03_0019
  18. 18. 19Treinamento Básico • Motor Primeiro, os anéis do êmbolo são pressionados contra as paredes do cilindro pela sua tensão interna. Essa força descendente tem então o apoio da pressão do gás da câmara de combustão. Durante o movimento do êmbolo o anel do êmbolo troca a sua posição do flanco inferior do canal do anel para o superior e de volta. Devido ao fato que os anéis de êmbolos, para ser instalados precisam ter a extremidade de topo separada, este sempre será um ponto de vazamento. Este vazamento deverá ser suficientemente pequeno para evitar um ¨blow- by¨ do gás quente da combustão, mas deverá ser o suficientemente grande para evitar o travamento dos anéis do êmbolo provocado pela expansão térmica. Construção dos anéis de êmbolos Para minimizar muitas razões de defeitos de anéis é importante prestar atenção ao encaixe exato e ao material de construção. Eles são geralmente fabricados em ferro fundido, esferas de grafite ou aço. A superfície tem camadas de penetração específica e uma camada de cromo duro e / ou camada de molibdênio para aumentar a resistência contra o desgaste. Anéis de compressão são quase sempre desenhados com forma quase retangular. Uma série de diferentes anéis de compressão é mostrada na figura abaixo. Dependendo da sua finalidade eles têm componentes suplementares de carga de mola. Geralmente, anéis raspadores de óleo têm sulcos circulantes no meio. Lá o óleo excedente flui através dos cortes ou furos na base do canal do anel. De lá o óleo flui saindo principalmente de furos no êmbolo em direção do lado de dentro do êmbolo e de lá para o cárter de óleo. Para intensificar a força descendente, são usados diferentes tipos de molas de apoio porque os anéis raspadores de óleo o auxilio dos gases de combustão. Pino do êmbolo Função O pino do êmbolo com sua grossa parede, transmite a potência do êmbolo para a biela. O encaixe dos furos no êmbolo para o pino deve ser selecionado na medida exata para que o pino possa girar. Construções de pinos de êmbolos AT_03_0021
  19. 19. 20Treinamento Básico • Motor Biela 1. capa da biela 2. casquilho da biela 3. pé da biela 4. Bucha da biela 5. Olho da biela 6. Haste da biela Função Biela une o êmbolo à árvore de manivelas e transmite as forças que são induzidas no êmbolo ao colo da árvore de manivelas. A biela tem orifícios longitudinais para lubrificar o pino do êmbolo e também para o arrefecimento do êmbolo. O pino da biela é inserido no olho da biela que está unido através da haste da biela ao pé da biela. Geralmente o pé da biela está dividido de forma a possibilitar a montagem da biela numa árvore de manivelas não divisível. Atualmente as bielas mais utilizadas são as chamadas bielas ¨fraturadas¨. Nesse caso o pé da biela é produzido com dois lugares específicos de fratura. Então o pé da biela é ¨fraturado¨ em duas peças. Ambas as peças são fixas à árvore de manivelas com dois parafusos. O sistema de fragmentar cria superfícies perfeitas de conexão o que torna a biela essencialmente mais estável e encaixa de forma mais exata do que as bielas divididas da forma convencional. AT_03_0022 AT_03_0003
  20. 20. 21Treinamento Básico • Motor Árvore de manivelas 1. colo de biela 2. furos de equilíbrio 3. colo da árvore de manivelas 4. contrapeso 5. face da árvore de manivelas 6. galeria de óleo Definição A árvore de manivelas é o elo de conexão entre o acionamento da árvore de manivelas e o gerenciamento do motor. No caso de motor de cilindros múltiplos, a árvore de manivelas consiste de manivelas contíguas para cada cilindro. Na extremidade livre da árvore de manivelas encontra-se o acionamento da correia trapezoidal e na extremidade oposta está localizado o volante do motor. Função As funções são: • absorção das forças das bielas, • transmissão do torque ao acionamento ou volante, • finalidade de contrapeso para o equilíbrio de massas, • árvore acionada para gerenciamento do motor e acionamento auxiliar (bomba de água, alternador, bomba de óleo, bomba hidráulica, etc.). Motores de baixa solicitação estão providos de um mancal de árvore de manivelas a cada segunda manivela. Motores de elevada solicitação têm um mancal depois de cada manivela. Motores-V muitas vezes têm duas bielas em um colo da árvore de manivelas razão pela qual estes são correspondentemente mais longos. A lubrificação das bielas tem lugar através de orifícios na árvore de manivelas e depois através de furos no mancal da árvore de manivelas. A seqüência de explosões produz uma rotação aos trancos da árvore de manivelas. Nos motores de quatro cilindros há um pulso de ignição a cada 180 de rotação da árvore de manivelas e assim tem lugar um impulso de rotação. Essas razões impedem um funcionamento suave e conduzem a pesadas vibrações da árvore de manivelas. Um funcionamento irregular tem impacto negativo no: • conforto acústico da marcha através de vibrações • e intensifica a solicitação dos mancais. AT_03_0012
  21. 21. 22Treinamento Básico • Motor Isso é a razão pela qual é necessário um equilíbrio de massas. Para o processo há diferentes sistemas em disponibilidade: • pré-forjados ou com contrapesos fixos por pinos de expansão, • amortecedor de vibração de borracha, • contrapesos no volante que giram ao dobro da rotação da árvore de manivelas. Em agregados com falta de rotação suave o volante do motor tem dois sistemas que são independentes um do outro. Isso é chamado volante de duas massas. Quanto mais elevado o número de cilindros em motores em linha, maior é o número de impulsos de ignição e os pulsos de rotação por rotação. Isso intensifica o conforto da marcha. 1. mola amortecedora 2. Volante primário 3. árvore primária da caixa de mudanças 4. Amortecimento interno 5. volante secundário AT_03_0024 AT_03_0025
  22. 22. 23Treinamento Básico • Motor O gerenciamento do motor (acionamento de válvulas) 1. árvore de comando de válvulas 2. acionamento 3. árvore de manivelas 4. tucho 5. vareta de válvula 6. balancim 7. eixo de balancim 8. válvulas Definição O mecanismo para comandar o ciclo de carga em motores de quatro tempos é também chamado de mecanismo das válvulas. Ele inclui árvore de comando de válvulas, válvulas, elemento de conexão e acionamento. Função A tarefa do mecanismo das válvulas é a rápida abertura e fechamento das válvulas de admissão e de escape. Em princípio, a árvore de comando de válvulas é acionada pela árvore de manivelas. Na árvore de comando de válvulas encontram-se os ressaltos os quais abrem e fecham as válvulas. Válvula e componentes de válvula 1. chaveta da válvula 2. haste da válvula 3. cabeça da válvula 4. assento da válvula Válvulas são componentes com alto grau de carga térmica e mecânica. A carga mecânica é produzida pela pressão da combustão. Isso leva a uma alta carga de flexão da cabeça da válvula no impacto durante o fechamento. A carga térmica é produzida por válvulas de grande superfície que absorve calor da câmara de combustão. Na válvula o calor flui especialmente em direção ao assento da válvula, uma pequena parte flui através da haste para a guia da válvula: Válvulas de admissão alcançam temperaturas de 300 a 500 C, válvulas de escape alcançam temperaturas de 600 até 800 C. AT_05_0008.3 AT_05_0007
  23. 23. 24Treinamento Básico • Motor As precauções contra as solicitações mecânicas e térmicas são: • Bom gerenciamento do líquido de arrefecimento no cabeçote na zona de temperaturas máximas. • No caso de extrema carga térmica a haste é oca e enchida com sódio. Com essa precaução, as temperaturas de válvulas podem ser reduzidas em aproximadamente 100 C. • Ligas de alto grau de resistência ao desgaste (aço CrSi ou aço CrMn), temperado, cromado e blindagem oferecem proteção contra as cargas mecânicas. Sistema de válvulas múltiplas Nos motores atuais o sistema de válvulas múltiplas é o estado da arte. Se há mais de uma válvula de admissão ou de escape por cilindro, o produto é chamado sistema de válvulas múltiplas. No caso de velocidade de rotação mais elevadas ele permite um ciclo de carga mais rápido. Outro aspecto positivo é o desempenho de maior potência com o mesmo consumo de combustível. Operação das válvulas Para cada tipo de operação de válvula o acionamento é desempenhado pela árvore de manivelas. É preciso distinguir • Mecanismo de válvulas com árvore de comando de válvulas na parte inferior (sistema de varetas de válvulas): Esse desenho é principalmente utilizado em motores de rotação nominal mais baixa (veículos comerciais, máquinas agrícolas). Uma característica desse arranjo é a árvore de comando de válvulas que está alojada abaixo da linha divisória bloco do motor / cabeçote. • Mecanismo de válvulas com árvore de comando de válvulas acima da cabeça (OHC-overhead camshaft): Geralmente, esse tipo de arranjo é utilizado em modernos motores a gasolina e em motores. Diesel de alta rotação nominal. Uma característica desse arranjo é a árvore de comando de válvulas que está alojada acima da linha divisória bloco do motor / cabeçote. AT_05_0003 AT_01_0013
  24. 24. 25Treinamento Básico • Motor No texto que segue, são explicadas as variações de operação de válvulas a respeito de mecanismos de válvulas com árvores de comando de válvulas no cabeçote. Esse tipo de operação pode ser encontrado nos atuais motores de combustão interna para automóveis. A operação do mecanismo de válvulas com árvore de comando de válvulas no cabeçote tem lugar com: • Balancim (oscilante) • Balancim (basculante) • Tucho Um arranjo de tuchos torna os balancins desnecessários. Um aspecto positivo certamente é que são reduzidas as massas movidas e as elasticidades do mecanismo de válvulas. Folga de válvulas - compensação da folga de válvulas No estado operacional é possível que as válvulas não possam mais ser fechadas completamente devido a desgaste ou expansão térmica. As conseqüências é a passagem de gás de combustão entre a sede e o assento da válvula a cada ciclo de potência. O resultado dessa falha são válvulas queimadas. Para excluir esse efeito, todos os tipos de mecanismos de válvulas precisam ter certa folga quando a válvula está fechada. Isso é chamado folga de válvula. A regra geral é: ¨É melhor ter folga demais do que folga de menos na válvula¨. Nos veículos mais antigos a folga de válvula ainda é ajustada por parafusos ou por discos suplementares de diferentes espessuras. AT_01_0014 AT_05_0010 AT_01_0016
  25. 25. 26Treinamento Básico • Motor No campo da produção de motores para automóveis, está aumentando a utilização do compensador hidráulico de folga de válvula (tucho hidráulico). Esses elementos de compensação existem para todos os tipos de operações de válvulas. Nas passagens que seguem é descrito o tucho tipo copo na cabeça, como um substituto para todos os outros. 1. haste da válvula 2. prato da válvula 3. tucho tipo copo 4. câmara de trabalho 5. bucha guia 6. válvula esfera 7. pino de pressão 8. câmara do tucho de valvula Durante o acionamento da válvula o óleo confinado na câmara de alta pressão atua como um elo rígido de transmissão. Uma folga de válvula mais ampla durante a fase de repouso é compensada por um fornecimento suplementar de óleo através da válvula de esfera. Reduções de folgas de válvulas são compensadas por óleo que flui para fora por vazamento. Uma das condições para um funcionamento seguro desses elementos de compensação de folga é o abastecimento de óleo. Já na partida de um motor, deve haver uma quantidade suficiente de óleo disponível para re- encher a câmara de alta pressão. Esse processo de enchimento é necessário porque a câmara de alta pressão se esvazia no caso de válvula em posição aberta quando o motor está parado. Modo de funcionamento do gerenciamento do motor Há 3 possibilidades normais para acionar a árvore de comando de válvulas através da árvore de manivelas: • Engrenagens (Engrenagens são utilizadas principalmente com árvores de comando de válvulas alojadas no bloco. Com árvores de comando de válvulas na cabeçote, o uso de engrenagens requer um elevado esforço de construção. • Corrente • Correia dentada AT_05_0011
  26. 26. 27Treinamento Básico • Motor No caso de acionamento por corrente ou correia dentada, é necessário um dispositivo tensor. Isso é necessário porque é preciso assegurar a tensão correta também no caso de perda de tensão com o passar dos anos. Correias dentadas fabricadas em plástico são mais silenciosas e mais baratas que acionamentos por corrente, mas precisam ser trocadas com maior freqüência dentro do plano de manutenção. Enquanto a corrente precisa ser lubrificada, as correias dentadas precisam funcionar numa câmara isenta de óleo. Ambos os acionamentos precisam ser encapsulados para proteção e respectivamente evitar a perda de lubrificante. A árvore de comando de válvulas é acionada por corrente, correia dentada ou engrenagem através da engrenagem da árvore de comando de válvulas. A velocidade de rotação da árvore de comando de válvulas é portanto sempre proporcional à velocidade de rotação da árvore de manivelas. Isso proporciona tempos fixos de comando e de levantamento de válvulas. Ao girar a árvore de comando de válvulas, há um ressalto reservado para cada válvula que é comandada. Portanto, esse ressalto abre (contra a força da mola da válvula) e fecha (com o suporte da força da mola da válvula) a válvula. Adicionalmente aos mecanismos de válvulas com tempos de comando e levantamento de válvulas fixas, existem mecanismos de válvulas variáveis. Eles têm tempos de comando variáveis. Para conseguir bons processos de ciclos de carga, os tempos de comando do mecanismo de válvulas são deslocados para frente ou para atrás (adiantar ou atrasar) conforme o ponto de operação (carga parcial, carga total, velocidade de rotação). O resultado desse princípio é que as válvulas de admissão e as válvulas de escape são abertas / fechadas alguns graus antes / depois. Os mecanismos variáveis têm as seguintes vantagens: • mais potência, • melhor curva torque • minimização de poluentes no gás de escape • redução de consumo de combustível
  27. 27. 28Treinamento Básico • Motor Bloco do motor O bloco do motor está dividido em 3 grupos de construção: • caixa da árvore de manivelas com cárter de óleo • camisas dos cilindros • cabeçote com a vedação Caixa da árvore de manivelas Definição A forma básica da caixa da árvore de manivelas é dada pelo espaço livre para o movimento do mecanismo / componentes de acionamento (êmbolos, bielas, contrapesos, árvore de manivelas). Adicionalmente, a forma básica é determinada pelas galerias de água e óleo para os circuitos de líquido de arrefecimento e de lubrificação. Função A caixa da árvore de manivelas tem que cumprir as seguintes funções: • alojar a árvore de manivelas, • alojar os cilindros, • completar a unidade de acionamento, em conjunto com o cárter de óleo, • conexão para os mancais do motor ao corpo estrutural e para os agregados auxiliares,.. • alojar cavidades e canais para os circuitos de arrefecimento e de lubrificação, • alojar as conexões para o cabeçote. As formas individuais de caixas de árvores de manivelas se distinguem segundo o sistema de mancais da árvore de manivelas e o número de componentes do bloco do motor. Há 3 tipos diferentes de mancais de árvore de manivelas: • Alojamento tipo túnel Os pontos de fixação para a árvore de manivelas não são partidos. A árvore de manivelas é encaixada na direção do seu eixo num mancal de bucha ou de rolamento (pequenos motores de um e dois cilindros com dois pontos de fixação). AT_03_00
  28. 28. 29Treinamento Básico • Motor • Mancais dependurados A árvore de manivelas é instalada por baixo e é mantida pendurada por capas aparafusadas de mancal. Essa é a forma construtiva mais comum no caso de motores pequenos e médios. • Mancais deitados A árvore de manivelas é instalada nos pontos de fixação de uma placa base e é mantida por capas de mancais colocadas por cima. Essa forma construtiva é utilizada no caso de motores maiores. Blocos de motores pequenos e médios são produzidos em peça única. Devido aos problemas de fundição, nos motores maiores o bloco é dividido em duas ou mais peças. Os componentes são aparafusados depois entre si. Cilindro Função As principais funções dos cilindros são: • Guiar o êmbolo. • Preparar uma superfície de deslizamento para o movimento do êmbolo: para proporcionar a melhor superfície de deslizamento possível, os cilindros são brunidos. As estrias de brunido formam um ângulo de aprox. 60 em relação ao eixo do cilindro. Isso é necessário para transportar a película de óleo. • Proporcionar a superfície de deslizamento para a vedação pelos anéis do êmbolo. • Limitar a câmara de combustão (parede da câmara de combustão). A camisa do cilindro num motor de dois tempos serve adicionalmente para alojar as aberturas das fendas de comando. Há três diferentes formas básicas de camisas de cilindros, cada uma com a sua vantagem e desvantagem específica: • Tubo de cilindro para camisa seca Nos tubos de cilindros para camisas secas, são instaladas camisas secas com paredes de 2 a 3 mm de espessura. A respeito da estabilidade deformacional do bloco de motor e a distância do cilindro esses tubos de cilindros integrados são de quase o mesmo valor. Eles têm a vantagem de serem substituídos com mais facilidade caso estejam danificados. E existe a vantagem da livre escolha do material. Neste caso, pode ser utilizado metal leve para o bloco de motor. • Tubo de cilindro para camisa molhada Essa forma construtiva é principalmente utilizada em motores Diesel, e de maior tamanho. Vantagens: A fácil substituição, a baixa deformação do alojamento, livre escolha de material base e o bloco de motor simples no que diz a respeito ao processo de fundição. Devido à maior distância necessária entre cilindros com tubos de cilindros molhados são muito aplicados em veículos comerciais. AT_03_0023.1 AT_03_0023.2
  29. 29. 30Treinamento Básico • Motor Cilindro refrigerado a ar: Em motores com arrefecimento por ar essas camisas de cilindros são instaladas com aletas para aumentar a área de dissipação de calor. Pela razão de superaquecimento, torna-se difícil executar motores maiores com arrefecimento por ar. Cabeçote e vedação de cabeçote Cabeçote O cabeçote fecha a parte superior do cilindro e tem os seguintes propósitos principais: • encerrar a câmara de combustão em conjunto com o êmbolo e a camisa, • vedação da camisa, • alojamento das galerias de óleo e líquido de arrefecimento e dos elementos de comando para a carga de ciclo, • alojar as velas de ignição ou as válvulas de injeção, • no caso de motores Diesel com câmaras, alojar as ante-câmaras ou as câmaras de turbilhonamento. Geralmente, um cabeçote é formado pelos seguintes elementos: • placa base, • placa de cobertura, • paredes laterais, • canais de gás, • orifícios para guias de válvulas, válvulas de injeção, velas de ignição e, provavelmente o elemento incandescente, • esforço de tração para a fixação ao bloco de motor. Junta de cabeçote Para a vedação contra gás de combustão, são colocadas juntas chatas e anulares entre o cilindro e o cabeçote. Essa é a chamada junta de cabeçote. Na maioria dos casos ela consiste de material mole com alma de metal. Pelo fato da vedação do cabeçote necessitar resistir a altas forças térmicas e pressões, quando da montagem e reparação é preciso tomar precauções especiais (ver instruções de reparações no WIS). AT_03_0002 AT_03_0026.1
  30. 30. 31Treinamento Básico • Motor
  31. 31. 32Treinamento Básico • Motor INSTRUÇÕES As conexões entre os diferentes elementos de construção devem ser apertados até uma determinada condição para absorver as forças produzidas durante o funcionamento. Podem ser distinguidos dois tipos de métodos apertos de uniões por parafusos • Aperto por meio de torque Uma chave com torquímetro de ajustável oferece a possibilidade de executar o torque aperto regulado. • Aperto com ângulo de rotação Nesse caso, são prescritos ângulos de rotação em vez de torques regulados. Primeiro, um torque relativamente baixo é aplicado na primeira etapa. Depois, a etapa final é alcançada em um ou mais estágios com ângulos de rotação definidos. Nos exemplos, são descritos a conexão entre o mancal da árvore de manivelas, mancal da biela e o cabeçote. Mancal de árvore de manivelas e mancal de biela Em princípio, durante uma reforma de motor os parafusos para essas conexões precisam ser incondicionalmente substituídos porque na instalação eles são estirados até limite de alongamento. Parafusos elásticos são apertados até a parte elástica atingir o limite de alongamento. A parte elástica funciona como uma mola de tensão que seguram as partes juntas. Dessa forma, esse elemento elástico está consumido e os parafusos precisam ser substituídos. Cabeçote / bloco de motor Essas duas grandes peças com planos nivelados são geralmente instalados à prova de vazamentos de gás, de óleo e de líquidos por uma junta maleável. Portanto, é necessário apertar os parafusos até uma posição definida. Geralmente, o estágio final é atingido em várias etapas conforme o esquema determinado. Se não há esquema recomenda-se apertar os parafusos do centro para fora. Esse método evita juntas deformadas ou vazando. Instruções de operação para a instalação (torque de aperto)
  32. 32. 33Treinamento Básico • Motor Lubrificante As funções do óleo lubrificante no motor de combustão interna são: • Lubrificação e com isso proteção contra desgaste e corrosão, • transmissão de potência nos casquilhos planos hidro-dinâmicos, • finalidades de vedação entre os anéis do embolo e a parede do cilindro e também nas guias de válvulas, • arrefecimento em todos os pontos de mancais e em componentes (através de dispositivos especiais: arrefecimento por injeção de óleo), • recepção e transporte de abrasivos e resíduos de combustão. Para essas diversas finalidades estão disponíveis óleos lubrificantes que podem assegurar todos esses diferentes requisitos. Dadas as tarefas dos óleos lubrificantes são imediatamente indicadas as exigências dos óleos: • Ele deve ser suficientemente líquido para penetrar nos pontos de lubrificação com muita rapidez após a partida do motor. Ele não pode ser de fluidez exagerada para não romper a película sob altas pressões. • Relacionado ao acima exposto o óleo não pode tornar-se muito espesso em baixas temperaturas e nem muito fluido em altas temperaturas. • O óleo precisa ser inibidor de corrosão. Isso se torna mais e mais difícil conforme o óleo envelhece devido a sua absorção de ácidos agressivos resultantes do processo de combustão. • A remoção e absorção de partículas em suspensão precisa ser confiantemente garantida. O óleo precisa manter essas partículas em suspensão até elas poderem ser removidas pelo filtro de óleo. Isso fez com que o desenvolvimento de modernos óleos lubrificantes se tornasse uma necessidade. Esses modernos óleos lubrificantes são misturas de um óleo básico e os necessários aditivos para o cumprimento dessas finalidades (proteção contra a corrosão, etc., ver acima). Os óleos básicos podem ser distinguidos de acordo com o método de produção: óleo mineral, óleo de hidrocraqueamento e óleo de base sintética. Atualmente, os aditivos formam até 25% de um óleo lubrificante. As características básicas dos óleos lubrificantes (espessura, fluidez) são indicadas pela classificação SAE de viscosidade. Viscosidade é uma propriedade das matérias líquidas. Sua altura absoluta e sua mudança dependendo da temperatura e pressão é determinada pela estrutura das moléculas. A classificação SAE de viscosidade está dividida em óleo mono-viscoso para motor e óleo de multi-viscoso. Eles definem a reação do óleo lubrificante em caso de baixa temperatura e alta temperatura. Na classe mono-viscosa só é incluída uma informação de temperatura. Um óleo com a designação 20W, por exemplo, é um óleo mono-viscoso com a indicação de temperatura para inverno (W) (Winter = Inverno). Um óleo com a designação 10W-40 é um óleo de multi-viscoso que pode ser usado o ano todo. Ele tem uma adequação segura para o inverno, designada pela viscosidade 10W e uma adequação para alta temperatura indicado pelo número 40. Componentes
  33. 33. 34Treinamento Básico • Motor Esta tabela dá exemplos para os domínios de temperatura recomendado de óleos lubrificantes: Temperatura externa Circuito de lubrificação Há 4 conceitos diferentes para realizar um circuito de lubrificação: • Lubrificação por mistura Em motores pequenos de dois tempos, certa quantidade de óleo é adicionado ao combustível. A proporção óleo / combustível varia entre 1:25 e 1:100. • Lubrificação de perda total Em motores pequenos de dois tempos e em motores Wankel (não coberto neste documento) os locais a lubrificar são lubrificados separadamente pela bomba de óleo lubrificante de um reservatório que está separado do motor. O óleo chega à câmara de combustão e é queimado. • Sistema de lubrificação de alimentação forçada Esse é o circuito de lubrificação típico dos motores utilizados atualmente. A bomba de óleo lubrificante transporta o óleo disponível no cárter de óleo e o conduz através do filtro e dos pontos de lubrificação. O fluxo de retorno do óleo ao cárter de óleo tem lugar via passagens separadas no bloco do motor. Depois de fluir pelos mancais e outros pontos de lubrificação o óleo é coletado no cárter de óleo, abaixo dos componentes motrizes. O cárter de óleo serve como unidade arrefecedora, anti-espumante e como reservatório de abastecimento. Nos motores sobre-alimentados se utiliza adicionalmente um radiador de óleo. A figura mostra o circuito do óleo lubrificante do sistema de lubrificação de alimentação forçada. Pode ser visto muito bem quais pontos do motor são abastecidos com óleo. AT_18_0001
  34. 34. 35Treinamento Básico • Motor • Lubrificação por cárter seco O óleo de abastecimento é armazenado num reservatório que é separado do motor. Dali, uma bomba de óleo lubrificante transporta o óleo aos pontos de lubrificação do motor. Uma ou mais bombas de esgotamento transportam o óleo de volta ao reservatório. A utilização de lubrificação por cárter seco é restrito aos domínios da Formula 1 e outros carros de competição. Nessas aplicações esportivas, fortes acelerações e desacelerações são ações normais. No caso do sistema de lubrificação forçada com cárter de óleo o óleo seria arremessado muitas vezes contra as paredes do cárter de óleo. Então poderia ser possível que o elemento de sucção da bomba de óleo não teria mais condições de sugar óleo suficiente. O resultado seria um enorme dano de motor. AT_18_0006
  35. 35. 36Treinamento Básico • Motor INSTRUÇÕES DE MANUTENÇÃO A respeito do sistema de lubrificação A limpeza do óleo lubrificante tem impacto decisivo no tempo de vida útil de motores. É necessário trocar ambos, o óleo e o filtro de óleo do motor, em intervalos regulares. O filtro de óleo também está envolvido no processo de limpeza. Atualmente há dois métodos a respeito do intervalo de troca do óleo e do filtro: 1. Por um lado, são dadas diretrizes de quilometragem e de tempo decorrido conforme instruções no manual de serviço e ou no manual de oficina. Dependendo do tipo de motor (a maioria dos motores Diesel têm intervalos menores de troca de óleo e filtro) a troca de óleo e filtro está especificada aprox. entre 10.000 e 40.000 km. Em veículos novos, algumas vezes pode ser encontrada troca de óleo com o assim chamado ¨óleo de amaciamento¨. Depois de 1.000, esse óleo, incluindo o filtro precisa ser trocado. 2. Por outro lado, alguns fabricantes (entre eles veículos Mercedes- Benz), instalam um sensor eletrônico de óleo. Ele está localizado no circuito de óleo lubrificante do veículo e determina as condições do óleo e assim o momento individual de serviço para o respectivo veículo. É óbvio que o intervalo de troca do óleo e filtro depende principalmente da intensidade de uso do veículo Função do sensor de óleo Adicionalmente à medição da qualidade do óleo, o sensor mede a quantidade e a temperatura do óleo lubrificante. O sensor de óleo consiste principalmente de um resistor NTC, de dois capacitores de medição e um sistema eletrônico integrado. Quantidade e qualidade de óleo é reconhecida através da capacitância do óleo lubrificante. A temperatura de óleo é medida por um sensor de temperatura. Todos os sinais são registrados no sistema eletrônico e são transformados em um sinal elétrico. Obs: Não são todos os motores Mercedes-Benz que utilizam o sensor de óleo eletrônico.
  36. 36. 37Treinamento Básico • Motor Troca de óleo e de filtro No caso de uma troca de óleo e de filtro o veículo deve ser dirigido para aquecimento. Então o óleo está de consistência mais fluida e é capaz de esgotar de forma segura e mais e quase completa do cárter. Para esse processo o bujão de drenagem é removido e um recipiente para a coleta óleo é posicionado sob o cárter de óleo. O óleo lubrificante pode drenar para o recipiente de óleo. Esse processo leva aprox. 10 minutos. Durante a drenagem o mecânico pode limpar a superfície de vedação no cárter de óleo e o bujão de drenagem de óleo com um pano sem fiapos. Depois o filtro de óleo pode ser removido de sua montagem roscada e depois de lubrificar a junta do filtro novo este pode ser instalado. Em seguida o bujão de drenagem de óleo recebe um novo anel de cobre (o anel velho está deformado) e é instalado no cárter de óleo. Finalmente, óleo novo pode ser abastecido de acordo com a quantidade prescrita. É aconselhável , entretanto, não abastecer a quantidade total de óleo novo de uma só vez mas ligar o motor antes do último quarto de litro ser colocado no motor de forma que o filtro de óleo possa ser gradualmente enchido de óleo. Depois de um curto período de tempo (aprox. 5 minutos) a quantidade de óleo deverá ser controlada e provavelmente completada. Este método ¨cuidadoso¨ é recomendável por dois motivos: 1. Com esse método o motor não é ligado com óleo demais (aprox. 0,5 litros são sugados pelo novo filtro vazio durante a primeira partida). 2. É possível que haja muito óleo no motor depois de abastecer com a quantidade prescrita. A razão é que durante a operação o óleo se acumula nas paredes do motor o qual não é totalmente drenado e permanece no motor. Se depois a quantidade prescrita é abastecida a carga de óleo sobe, incluindo o óleo velho.
  37. 37. 38Treinamento Básico • Motor As funções do arrefecimento do motor são: • Arrefecimento do motor para manter a temperatura permissível dos componentes: a meta é uma temperatura constante do líquido de arrefecimento, dentro de um estreito limite e dessa forma também manter a temperatura do motor. • Equilíbrio de temperatura do óleo do motor e da caixa de mudanças. • Proporcionar calor para o aquecimento do interior do veículo. Pode ser diferenciada a utilização do meio de arrefecimento: • Arrefecimento com ar No caso de arrefecimento utilizando somente ar é utilizada uma construção através de corrente de ar e / ou ventilador. • Arrefecimento por líquido Esse é o melhor e quase exclusivo modo de arrefecimento de motor. O arrefecimento tem lugar através de uma mistura de água que é bombeada pelo circuito de arrefecimento através de uma bomba de circulação. Elementos de arrefecimento do motor O circuito de arrefecimento consiste do circuito do líquido de arrefecimento, radiador, reservatório de expansão do líquido de arrefecimento, ventilador do radiador, e termostato. AT_20_0002 Arrefecimento do motor
  38. 38. 39Treinamento Básico • Motor Circuito do líquido de arrefecimento O circuito do líquido de arrefecimento consiste do circuito principal e do circuito curto. • O circuito curto consiste do circuito do líquido de arrefecimento no bloco do motor, trocador de calor para a calefação do compartimento interno do veículo e eventualmente tubulação de líquido de arrefecimento para o alternador, turbo compressor acionado por gás de descarga, etc. • O circuito principal consiste do circuito curto, do radiador incluindo o reservatório de expansão. O líquido de arrefecimento É utilizado como líquido de arrefecimento uma mistura de água potável e aditivo (Etileno glicol). A proporção de aditivo vai de 30% até acima de 50%. O aditivo eleva a temperatura de ebulição da mistura e proporciona uma proteção segura contra corrosão. O radiador O radiador consiste de duas caixas de água. Estas são produzidas em peça única de poliamida reforçada com fibra de vidro. Entre elas flui o líquido de arrefecimento através de tubos finos. O radiador está conectado ao cabeçote e ao bloco do motor através de mangueiras. Para melhorar o arrefecimento os tubos possuem diversas lamelas, guelras e ondulações de arrefecimento. Reservatório de expansão do líquido de arrefecimento Diferenças em temperatura e pressão levam o líquido de arrefecimento à expansão ou contração. O reservatório de expansão do líquido de arrefecimento pode equalizar essas diferenças em funcionamento. Isso é necessário para um serviço seguro. Ventilador do Radiador Mesmo estando em baixa velocidade, é necessário proporcionar alta energia de arrefecimento nos veículos e, adicionalmente, por essa razão o radiador precisa ser ventilado. Para essa finalidade existe um ventilador entre o radiador e o motor. O acionamento desse ventilador pode tanto ser elétrico como mecânico por meio do motor utilizando correia trapezoidal. O ventilador é regulado de acordo com a velocidade do líquido de arrefecimento ( ventilador acionado pelo motor ). Algumas vezes também adicionalmente pela velocidade de marcha do veículo através da eletrônica do motor. No caso de acionamento elétrico, um interruptor termostato ou a eletrônica do motor coloca o ventilador em ação, no caso de acionamento mecânico isso é feito por acoplamento viscoso.
  39. 39. 40Treinamento Básico • Motor Funcionamento do arrefecimento por água Diversos canais de arrefecimento com o líquido de arrefecimento dentro deles correm pelas paredes do cabeçote e do bloco do motor. O líquido de arrefecimento precisa estar sempre em movimento para misturar líquido de arrefecimento mais quente com o mais frio. Uma bomba de água acionada pela árvore de manivelas por meio de correia trapezoidal realiza esse processo. O calor indesejável é transferido para a atmosfera por meio do radiador enquanto o líquido de arrefecimento passa pelo radiador. Depois o líquido de arrefecimento flui de volta para o circuito nos canais de arrefecimento. Estritamente falando, em princípio, pode haver dois estados distintos de operação de arrefecimento: • Por um lado, o estado de operação, enquanto o motor ainda não atingiu a sua temperatura de serviço depois de uma partida a frio. No texto que segue este estado é chamado ¨estado operacional 1¨. • Por outro lado, o estado de operação quando o motor atingiu a sua temperatura de serviço, ou uma temperatura de serviço que é muito alta. No texto que segue este estado é chamado “estado operacional 2”. Como reage o sistema de arrefecimento nesses dois estados operacionais? O termostato é o elemento regulador no motor. Ele pode tanto ser produzido com função de termostato de expansão de cera ou com termostato de mapa de programa. No texto que segue são explicadas as funções dos termostatos em relação aos dois estados operacionais. • Estado operacional 1 O termostato está fechado, isto é, o líquido de arrefecimento que é movido pela bomba de água somente circula pelo circuito curto. Isso é para que o aquecimento do motor seja atingido rapidamente (baixo desgaste, baixo ruído menos emissão de poluentes, etc.) e para a obtenção rápida da temperatura interna desejada. • Estado operacional 2 A partir de certa temperatura do líquido de arrefecimento (ponto de referência) a cera dentro do termostato se torna fluida e o termostato começa a abrir. A partir desse ponto o líquido de arrefecimento circula adicionalmente através do radiador. Através desse procedimento é obtida uma queda na temperatura do líquido de arrefecimento. Assim que a temperatura do líquido de arrefecimento se aproxima outra vez do ponto de referência o termostato começa a fechar novamente. Esse processo de regulação repete-se permanentemente durante o funcionamento. AT_20_0001.1 AT_20_0001.2
  40. 40. 41Treinamento Básico • Motor INSTRUÇÕES DE MANUTENÇÃO A respeito do líquido de arrefecimento O controle da quantidade do líquido de arrefecimento pode ser feito diretamente olhando o reservatório de expansão. Marcas de Mínimo/Máximo estão inscritas nele. No provável caso de reabastecimento, é preciso prestar atenção à correta mistura do aditivo com água (proporção: aprox. 1:1). Com o tempo de operação, pode diminui o poder de arrefecimento e anti-corrosão do líquido de arrefecimento. Portanto, é necessário em determinados intervalos de manutenção, determinar a concentração de aditivo por meio de um densímetro (hidrômetro). Esse densimetro possui um fole (bulbo). Para sugar líquido para dentro do dispositivo, é necessário primeiro pressionar o fole bulboso. Então o liquido é sugado para dentro do densimetro ao soltar lentamente o fole. Agora a densidade pode ser facilmente lida no indicador do densimetro. No caso de concentração insuficiente de aditivo, parte do líquido de arrefecimento pode ser esgotado pelo radiador ou soltando uma abraçadeira na mangueira de conexão entre o radiador e o bloco do motor (mangueira inferior). Então pode ser adicionado aditivo. Dependendo do tipo de veículo, pode estar prescrita uma troca do líquido de arrefecimento em algum intervalo de manutenção. Para executar esse processo leia o texto acima. O sistema de arrefecimento é então abastecido com líquido de arrefecimento novo e o sistema precisa ter o ar purgado seguindo as instruções do fabricante. Se o motor não atingir a sua temperatura de serviço (indicações para esse caso por meio de registro de temperatura ou devido ao fraco poder de aquecimento) ou se o motor tende a sobre-aquecer então o motivo pode ser um termostato ¨preso¨. Então o termostato ficou preso tanto na posição “aberta” ou “fechada”. Pode haver outras razões para super-aquecimento: • ventilador do radiador defeituoso, • vazamento no sistema de arrefecimento, • fluxo do líquido de arrefecimento está bloqueado, • bomba de água danificada, • correia trapezoidal quebrada (bomba de água inoperante), • junta de cabeçote defeituosa (líquido de arrefecimento escapa para dentro da câmara de combustão ou para fora do motor).
  41. 41. 42Treinamento Básico • Motor
  42. 42. 43Treinamento Básico • Motor Definição Pressão de compressão é a pressão no cilindro. A medição da pressão de compressão proporciona informação a respeito da vedação da câmara de combustão. O dado obtido na medição da compressão é a pressão máxima de compressão. Essa medição é requerida quando o motor não funciona mais com a suavidade normal ou o seu desempenho é insuficiente. Desempenho insuficiente de motor pode também ter as seguintes causas: • anéis de êmbolo defeituosos, • camisa de cilindro desgastada, • vazamento nos assentos das válvulas. Obtenção de dados de medição da pressão de compressão: Com a ajuda deste dispositivo, a pressão de compressão é registrada num relatório de teste. O relatório de teste proporciona informação gráfica sobre a pressão de compressão de cada cilindro. Funcionamento O processo de medição de pressão de compressão tem lugar da seguinte forma: • O motor deve estar em temperatura de serviço. • No caso de ignição transistorizada, o conector central precisa ser removido do dispositivo de comando para evitar a sua danificação. • Os conectores das velas de ignição são removidos das velas de ignição. • Todos os cilindros / elementos incandescentes / todos os bicos injetores (injeção de óleo Diesel) precisam ser removidos. • Então o dispositivo de medição de pressão de compressão é aparafusado no furo disponível que deverá estar aberto. • A pessoa toma assento no lugar do motorista, aciona totalmente o pedal acelerador e tenta dar partida no motor com a chave. Agora o tempo de acionamento do motor deve ser contado. Aproximadamente 5 segundos deverá durar o processo de medição. • Então o dispositivo de medição de pressão de compressão é transferido para o próximo cilindro. O mesmo processo é realizado em todos os cilindros. AT_01_0011 Medição da pressão de compressão
  43. 43. 44Treinamento Básico • Motor O dispositivo de medição da pressão de compressão registra a pressão de compressão para todos os cilindros na unidade ¨bar¨. Existem limites mínimos (limites de desgaste) prescritos pelo fabricante do veículo. Agora, os dados medidos podem ser comparados com os limites mínimos. Normalmente, a pressão de compressão diminui conforme aumenta a rotação do motor. Os dados para cada cilindro devem ser medidos do modo mais uniforme possível. A diferença máxima de pressão permitida num motor em temperatura de serviço não deve ultrapassar os índices indicados abaixo: • Motores a gasolina: - 1,5 bar, • Motores Diesel: - 3,0 bar.
  44. 44. 45Treinamento Básico • Motor Verificação da perda de pressão Se as diferenças dos dados entre cilindros foram muito altas, é possível fazer uma verificação de perda de pressão para a detecção de outras falhas. Na realização desse teste a câmara de combustão é pressurizada com ar comprimido a uma pressão entre 6 e 10 bar. Neste caso, o motor também deverá estar em temperatura de serviço (aproximadamente 80 C). O êmbolo do cilindro deverá ser colocado no PMS de ignição. Isso pode ser feito tanto pela graduação indicada no amortecedor de vibração da árvore de manivelas ou com o uso de um detector de PMS. Então o motor precisa ser bloqueado. Veículos com caixa de mudanças manual são bloqueados com o engate de uma marcha e a aplicação do freio de estacionamento. Outra possibilidade é fixar a árvore de manivelas com um dispositivo de bloqueio (prestar atenção às instruções do fabricante). Através dispositivo de teste de perda de pressão, a câmara de compressão é agora enchida com ar comprimido. A perda de pressão indicada é uma medida da impermeabilidade da câmara de compressão. Ela pode ser lida em porcentagem no dispositivo de medição. Uma perda lenta de pressão de até 25% é permissível mas, a diferença dos dados medidos entre cilindros não deve ser maior que 10%. Se o ar comprimido é soprado para o coletor de admissão ou para o sistema de escapamento então as respectivas válvulas estão vazando. Se a pressão escapa para o cárter de óleo (ruídos na vareta de óleo ou no bocal de abastecimento de óleo) os anéis do êmbolo não vedam mais. Bolhas de ar no sistema de arrefecimento podem ter como causa o vazamento na junta de cabeçote. AT_01_0012
  45. 45. 46Treinamento Básico • Motor
  46. 46. Mercedes-Benz do Brasil Ltda Global Training Caixa Postal 1834 Campinas / SP – 13001-970 treina@mercedes-benz.com.br 123456789 !"§$%& Edição: 05/2008

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