7 tipos de cabeças de cilindro por materiais, design e número de cabeças

Existem diferentes tipos de cabeças de cilindro que um veículo pode utilizar. Estas oferecem diferentes vantagens em termos de desempenho, custo e durabilidade. Na maioria das vezes, também, um tipo de cabeça é adequado para uma aplicação e não para outra. Para mais informações sobre os tipos de cabeças de cilindro, leia esta secção até ao fim. Também explicarei o processo de fabrico das cabeças de cilindro e os materiais utilizados para as fabricar.

Tipos de cabeças de cilindro

As cabeças de cilindro do motor são normalmente classificadas de acordo com o seu design e têm diferentes formas e configurações. As cabeças também são classificadas de acordo com o tipo de material e o seu número no motor. Tendo isto em mente, vejamos agora os diferentes tipos de cabeças de cilindro utilizados atualmente nos automóveis.

Baseado no desenho da cabeça do cilindro

A classificação por conceção segue principalmente a disposição de peças do comando de válvulas e portas de admissão/escape. Isto dá origem a estes tipos principais de cabeças de cilindro.

• Cabeça de cilindro de cabeça chata

Trata-se de uma conceção anterior, que tinha os seus inconvenientes. É constituída por um único bloco fundido que apresenta um design muito simples. As cabeças de cilindro de cabeça chata são fáceis de fabricar, uma vez que não contêm muitas peças. São também suficientemente leves e baratas em termos de custo.

As desvantagens do tipo cabeça chata incluem a ineficiência das passagens de admissão e de escape. Os gases de admissão seguem um orifício de 90 graus, o que leva a uma combustão deficiente da mistura combustível-ar. Os gases de escape também permanecem nos canais da cabeça durante demasiado tempo, causando problemas de arrefecimento.

• Cabeça de cilindro com válvula à cabeça

Também conhecida por outro nome como cabeça de cilindro tipo I, esta utiliza uma construção mais complexa com muitos canais e portas diferentes. Aloja vários componentes, tais como partes do trem de válvulas, velas de ignição, injectores de combustível e muito mais.

A cabeça de cilindro I oferece muitas vantagens em termos de desempenho e permite um melhor funcionamento do motor. Este tipo de cabeça também permite um melhor sistema de temporização do motor, uma vez que permite que o árvore de cames e cambota para estarem próximos uns dos outros.

• Cabeça de cilindro com árvore de cames à cabeça

Este tipo de cabeça de cilindro deriva o seu nome da posição da árvore de cames. Ao contrário das outras cabeças descritas acima, é ela que aloja a árvore de cames. Além disso, contém as peças do trem de válvulas, as velas de ignição e as passagens de admissão/escape.

As cabeças de cilindro com árvore de cames à cabeça oferecem melhores canais para os gases de admissão e de escape. Como resultado, têm um bom desempenho na garantia de uma combustão adequada nas câmaras e de uma saída eficiente dos gases de escape. Isto, por sua vez, significa uma potência óptima do motor, emissões reduzidas e um arrefecimento eficaz.

Baseado no material da cabeça do cilindro

As cabeças de cilindro para automóveis são feitas de diferentes materiais. Cada material tem as suas vantagens quando utilizado em diferentes aplicações. Há também desvantagens, o que torna a seleção do material um aspeto importante. A este respeito, os tipos de cabeças de cilindro baseados no material incluem o seguinte.

• Cabeça de cilindro em ferro fundido

Estes são feitos de um bloco de ferro fundido. Este material oferece várias vantagens. As cabeças de cilindro em ferro fundido são fáceis e menos dispendiosas. São também robustas devido ao facto de o material ser resistência superior. O ferro também resiste bem a temperaturas mais elevadas, o que é um dos requisitos para as propriedades do material da cabeça do cilindro.

As desvantagens das cabeças de cilindro em ferro incluem o seu grande peso, que pode causar problemas de economia de combustível e de travagem. O ferro também não é tão eficaz quando se trata de dissipar o calor. Por conseguinte, este tipo de cabeças é normalmente adequado para sistemas de motores arrefecidos a água.

Também vale a pena mencionar um tipo de cabeça de ferro chamado cabeça de cilindro de grafite compactada. Estas são fabricadas através da compactação de ligas de ferro em pó sob pressões extremamente elevadas. O material produz cabeças leves que também oferecem propriedades de absorção de som. Estes tipos de cabeças de cilindro são normalmente utilizados em motores a gasóleo.

• Cabeça de cilindro em alumínio

As cabeças de cilindro em alumínio são os tipos mais preferidos atualmente. São mais leves e não acrescentam uma carga desnecessária ao motor. As condutividade térmica do alumínio também é mais elevado, o que ajuda a evitar pontos de calor localizados e ajuda muito no arrefecimento.

Outras vantagens das cabeças de alumínio incluem a capacidade do material para suportar níveis de temperatura mais elevados. Isto significa temperaturas de combustão mais elevadas e emissões de NOX reduzidas nos gases de escape.

As cabeças de alumínio têm as suas desvantagens. São mais difíceis e dispendiosas de fabricar, para além dos preços mais elevados do material. O alumínio também se deforma facilmente com o calor e é mais propenso ao desgaste do que os outros materiais das cabeças de cilindro.

Com base no número de cabeças de cilindro

Dependendo do tipo de motor e da facilidade de manutenção necessária, a cabeça do cilindro pode ser um conjunto de uma peça ou de várias peças. Estes tipos de cabeças de cilindro são explicados a seguir.

• Cabeça de cilindro de peça única

Este tipo cobre todo o bloco do motor com uma cabeça. Os conjuntos de cabeças de um cilindro são fáceis de fabricar através do processo de fundição. Devido à sua conceção, estas cabeças também contribuem para a resistência estrutural do motor.

A principal desvantagem das cabeças de cilindro de peça única é a quantidade de fluência a que estão sujeitas. Tendem a expandir-se e a entrar em contacto mais, deslizando e danificando a junta de vedação. A manutenção dos motores que utilizam estas cabeças é também desnecessariamente exigente, especialmente quando apenas alguns dos cilindros precisam de ser reparados

• Cabeça de cilindro multipeças

Estes tipos de cabeças de cilindro consistem numa cabeça para um grupo de dois cilindros ou mais. São normalmente utilizadas em motores multicilindros, nomeadamente em motores modulares. As cabeças de cilindros de peças múltiplas facilitam a manutenção dos cilindros do motor, uma vez que apenas é retirada a cabeça necessária.

A desvantagem da conceção de cabeças de cilindros múltiplos é o facto de as diferentes peças tenderem a mover-se muito, provocando um desgaste rápido das placas do bloco do motor. Também não são tão simples de fabricar como as cabeças de um só cilindro.

Conclusão

Os veículos utilizam diferentes tipos de cabeças de cilindro para vedar o bloco do motor. O tipo de motor do seu automóvel depende da configuração do motor e do modelo do automóvel. Também é possível instalar o seu tipo de cabeça de cilindro preferido, com base no desempenho e durabilidade esperados. Independentemente do tipo de cabeça, é frequente surgirem problemas que fazem com que o conjunto falhe. Passe à secção seguinte para obter uma descrição detalhada dos problemas comuns e dos seus sinais.