Como funciona um motor de combustão interna?

Um motor de combustão interna mistura ar com combustível e queima a mistura resultante para produzir movimento. A sua rotação produz, então, um trabalho valioso, como fazer girar as rodas de um automóvel. Este artigo explica tudo sobre o funcionamento destes motores, começando pela definição.

O que é um motor de combustão interna?

Um motor de combustão interna é um motor térmico em que combustão (queima do combustível para libertar energia) ocorre no seu interior. Contrasta com o tipo de combustão externa, que queima a fonte de combustível no exterior.

Os motores de ignição por compressão são geralmente constituídos por secções superiores, designadas por cabeças de cilindro, e secções inferiores, designadas por blocos de cilindros. A cabeça contém válvulas e componentes de ignição. A secção inferior aloja a cambota, o pistão e os cilindros.

Os motores de combustão interna estão disponíveis em diferentes configurações, principalmente com base no número de cilindros e na sua disposição. Podem ser do tipo monocilíndrico e até 8 cilindros ou mais. De acordo com a disposição dos cilindros, os tipos deste motor incluem

• Em linha ou reto - os cilindros são dispostos em linha reta, um a seguir ao outro
• Desenho V - têm os cilindros dispostos em forma de V
• Layout plano - os cilindros estão colocados horizontalmente de cada lado da cambota

Como funciona um motor de combustão interna?

O princípio de funcionamento do motor de combustão interna baseia-se na conversão de energia química em energia mecânica. A energia química é armazenada no combustível, normalmente gasóleo ou gasolina.

Quando queimado na presença de ar, o combustível liberta energia sob a forma de calor, criando gases em rápida expansão que movem componentes mecânicos denominados pistões.

O movimento ascendente e descendente dos pistões move as bielas e transfere o movimento para a cambota. A cambota roda e a sua rotação é utilizada para acionar um mecanismo externo, como a transmissão de um veículo.

Para garantir um funcionamento suave, os pistões disparam à vez. Um sistema de temporização assegura que as válvulas de cada cilindro abrem no momento adequado.

A cambota tem pesos que equilibram os movimentos do pistão, enquanto um volante montado externamente ao bloco assegura rotações constantes. O volante também se articula com o motor de arranque para ativar a ignição dos cilindros.

Processo do motor de combustão interna

Num único ciclo de combustão, designado por curso, o pistão sobe ou desce. Atualmente, a maioria dos motores de combustão interna são de quatro tempos. O seu funcionamento divide-se nestas quatro etapas: admissão, compressão, combustão e curso de escape.

Admissão Curso

O curso de admissão é assim chamado quando os dois ingredientes mais essenciais da combustão - combustível e ar- entrar nos cilindros.

• O ar entra no coletor de admissão depois de ser filtrado para remover os contaminantes.
• Aqui, mistura-se com o combustível, que também foi filtrado para eliminar os poluentes.
• Ao mesmo tempo, a árvore de cames move peças para abrir as válvulas de admissão
• O pistão desce no cilindro, criando uma região de baixa pressão
• A mistura é então aspirada para dentro do cilindro

Curso de compressão

O processo de combustão pode começar com o ar e o combustível no cilindro. Mas só depois de a mistura ter sido comprimida é que pode ser preparada para uma explosão poderosa.

• A árvore de cames fecha agora as válvulas de admissão
• O pistão volta a subir, comprimindo a mistura e aumentando a sua temperatura
• Isto proporciona as condições óptimas necessárias para a compressão e a libertação máxima de energia

Motorização Power Stroke

A mistura está agora comprimida, aquecida e pronta para a ignição. O que acontece a seguir depende do facto de o motor utilizar gasolina ou gasóleo.

• Num motor diesel, a pressão intensa criada na mistura quando o pistão sobe faz com que a mistura ar-combustível se auto-inflame
• Num motor a gasolina, os componentes eléctricos chamados velas de ignição acendem o combustível
• O combustível arde de forma agressiva, libertando energia e produzindo gases em expansão
• Os gases em rápida expansão empurram o pistão para baixo com uma força tremenda
• Uma haste ligada ao pistão transfere este movimento para a cambota, fazendo-a girar

Curso de escape

A mistura gasta contém agora os produtos da combustão. Estes devem sair do cilindro para criar espaço e condições para o ciclo seguinte.

• O pistão volta a subir, forçando os gases gastos para o topo
• Entretanto, a árvore de cames abriu as válvulas de escape
• O coletor de escape recolhe as produtos do processo de combustão antes da sua saída através de um único tubo, denominado tubo de escape, com um silenciador para reduzir o ruído

Qual é a eficiência dos motores de combustão interna?

Não se pode dizer que os motores de combustão interna sejam eficientes. A maioria apenas converte 50% da energia da combustão em energia mecânica. No entanto, as tecnologias modernas permitiram a produção de motores com maior eficiência.

A eletrónica incorporada cronometra e controla com precisão vários processos, como a injeção de combustível e a regulação das válvulas, tornando a combustão mais eficaz.

Ao mesmo tempo, estão a ser incluídas no funcionamento do motor tecnologias que aumentam a potência ao mesmo tempo que reduzem as emissões, como a turbocompressão e a ação do catalisador. Estas tecnologias e uma manutenção adequada garantem que o seu automóvel tem um desempenho ótimo para fornecer o máximo de potência.

Arrefecimento de motores de combustão interna

A temperatura do motor de combustão interna pode subir muito alto, o que pode ser desastroso se não for adequadamente tratado. Todos os motores de combustão interna são, por isso, fabricados com um material que não só resiste ao calor extremo como também o dissipa.

Mais importante ainda, têm uma rede de canais que faz circular o líquido de arrefecimento, um líquido especial que contém água e anticongelante. A sua função é absorver o calor dos vários componentes e dissipá-lo no radiador.

O radiador é composto por uma rede elaborada de tubos finos e aletas de arrefecimento. O líquido de refrigeração passa através destes tubos, perdendo calor para o ar antes de regressar ao motor. Uma ventoinha colocada perto do radiador sopra ar para acelerar o arrefecimento.

Um dispositivo de bombagem chamado bomba de água assegura a circulação eficiente do líquido de refrigeração, enquanto um termóstato ajuda a regular a sua temperatura com base nas necessidades do motor.

Lubrificação de motores de combustão interna

As peças móveis requerem uma lubrificação constante, caso contrário a fricção pode fazer com que aqueçam rapidamente e fiquem presas ou sofram um desgaste incalculável.

As passagens denominadas galerias de óleo fornecem óleo lubrificante às várias peças. Para além da lubrificação, o óleo tem várias outras funções, como a vedação e o arrefecimento.

Uma bomba de óleo mantém o óleo a fluir conforme necessário, enquanto o "filtro de óleo" o livra de contaminantes. Quando não circula, o óleo fica no cárter ou no reservatório, um reservatório na secção mais baixa do motor.

Conclusão

Agora já sabe como funcionam os motores de combustão interna, as várias peças que os compõem e os seus sistemas de refrigeração e lubrificação. Como aprendeste, o seu funcionamento depende de muitos componentes, alguns dos quais se desgastam com o tempo e necessitam de ser substituídos.

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