QUALIDADE – Notícias

07/03/2017

Inspeção e diagnóstico em motores do ciclo Otto

Da Redação

A NBR 14753:2017 – Veículos rodoviários automotores – Válvula injetora – Inspeção e diagnóstico em motores do ciclo Otto especifica a inspeção e/ou diagnóstico em válvulas injetoras de combustível de veículos rodoviários automotores do ciclo Otto. Aplica-se a todas as válvulas injetoras de combustível para motores do ciclo Otto (gasolina, álcool ou gasolina/álcool) destinadas ao mercado, quer seja peça original ou peça de reposição (conforme NBR 15296). Não se aplica a válvulas injetoras de combustível líquido do tipo injeção direta e GNV (gás natural veicular).

As válvulas injetoras requerem especial atenção com relação a vazamentos de combustível, portanto, recomenda-se especial atenção nas manutenções periódicas. Já a inspeção requer que sejam ajustados alguns fatores. Quanto à aplicabilidade, verificar a correta aplicação das válvulas injetoras buscando alterações na compatibilidade com o sistema instalado no veículo.

Já em relação aos vazamentos de combustível, não pode existir vazamento de combustível nas válvulas injetoras (nos anéis de vedação de fixação) e nas tubulações. Para a conexão elétrica, verificar o estado e a integridade física das conexões buscando alterações causadas pela oxidação, quebra e deterioração dos pinos (terminais) no conector elétrico ao lado das válvulas injetoras e ao lado do chicote elétrico do veículo.

Como informação, pode-se dizer que o motor a combustão interna ciclo Otto é uma máquina que trabalha com os princípios da termodinâmica e com os conceitos de compressão e expansão de fluidos gasosos para gerar força e movimento rotativo. Criado e patenteado por Nikolaus August Otto, por volta do ano de 1866, este motor funciona com um ciclo de quatro tempos e os mesmos princípios até os dias atuais.

O motor de combustão interna é uma máquina que absorve ou admite o ar da atmosfera, o combustível do tanque, une estes dois elementos formando a mistura proporcional de ar mais combustível o mais ideal possível e comprime a mesma em um local denominado câmara de combustão. Depois que esta mistura está comprimida pelo pistão na câmara de combustão o sistema de ignição, sincronizado com o motor, gera uma centelha elétrica nas velas que estão rosqueadas dentro da câmara inflamando a mistura, gerando uma explosão e consequentemente um deslocamento de massa empurrando o pistão para baixo e gerando força, torque e movimento rotativo. Quando este processo ocorre é finalizado com a expulsão dos gases queimados para fora do motor.

Os principais componentes de um motor de combustão interna se dividem em dois grupos, os componentes fixos compostos pelos seguintes elementos: bloco do motor, cabeçote e o cárter; e componentes móveis: pistão ou êmbolo, camisas, biela, árvore de manivelas ou virabrequim, válvulas de admissão, válvulas de escape e árvore de comando de válvulas, guias e sede das válvulas, porcas, molas, bucha do balancim, parafuso regulador, mancais, tuchos, casquilhos ou bronzinas, compensadores de massa, volante, juntas, etc.

O bloco do motor é considerado a principal estrutura ou o corpo do motor. Nele, direta ou indiretamente, são acoplados os componentes que compõem o motor. A construção do bloco envolve requisitos tecnológicos que levam em consideração o modelo do motor, as altas temperaturas, as pressões de trabalho e as características do material, tais como dilatação e contração.

Após a fundição, o bloco passa por processo térmico de normalização e, após, é encaminhado para usinagem. O bloco é usinado para permitir a passagem do óleo e da água que farão parte dos sistemas de lubrificação e de arrefecimento respectivamente e da montagem dos demais componentes que serão acoplados a ele: árvore do comando de válvulas, cabeçote, cárter, etc.

O cabeçote tem a função de tampar os cilindros, formando a câmara de combustão na parte superior do bloco do motor. Nele, ocorrem altas pressões por conta do pistão que comprime a mistura, no caso do ciclo Otto, ou o ar, no caso dos motores de ciclo diesel. Geralmente, possui orifícios com roscas onde são fixadas as velas de ignição ou os bicos injetores e alojadas as válvulas de admissão e escape ou descarga.

A união do bloco com o cabeçote, em razão da total vedação, requer uma junta de amianto revestida de metal. Os motores refrigerados a água usam cabeçotes de ferro fundido ou ligas de alumínio, quando há necessidade de redução de peso ou para melhorar a condução de calor, uma vez que impedem a formação de pontos quentes nas paredes internas do cabeçote.

O cárter é a parte inferior do bloco. Cobre os componentes inferiores do motor e serve de depósito para o óleo lubrificante desse. O cárter de um motor é constituído de ferro ou alumínio fundidos. Forma a parte principal do bloco do motor que contém o virabrequim e a bomba de óleo.

As extremidades do cárter têm, frequentemente, garras destinadas à fixação do motor. As paredes extremas e as divisórias internas suportam os mancais do virabrequim. A parte inferior do cárter forma o depósito de óleo lubrificante. É constituída por chapa de liga de alumínio.

Dessa forma, pode-se dizer que o rendimento mecânico é a relação entre a potência produzida no eixo e a potência produzida no interior do cilindro provocada pela combustão. Esse rendimento é função da força de atrito que ocorre entre os seus diversos órgãos e das forças necessárias para acionarem os órgãos auxiliares. A perda de potência pelo atrito torna-se cada vez maior, à medida que a rotação fica mais elevada.

Os óleos lubrificantes, sejam de base mineral ou sintética, incorporam em suas fórmulas componentes que ajudam a minimizar essas perdas. Por ocasião da construção do projeto de um motor de alta performance, muitos projetistas fazem longas conexões de bielas, finos anéis de pistão, anel raspador de óleo com baixa tensão, tanto quanto a precisão de a máquina permitir de modo a minimizar as perdas por atrito. Essas modificações buscam um aumento na eficiência mecânica.

A principal força de atrito que ocorre em um motor é a provocada pelo contato direto entre o pistão e o cilindro a qual pode ser reduzida, por exemplo, por ocasião da retífica do motor. Nesta situação, os cilindros sofrem usinagem de brunimento, isto é, são feitos pequenas ranhuras ou riscos com ângulos indicados pelo fabricante. Essas ranhuras, geralmente com angulação de 120º, fazem com que o óleo permaneça mais tempo em contato com as paredes do cilindro, facilitando a lubrificação.

Por outro lado, reduzem o rendimento mecânico devido ao aumento do coeficiente de atrito. A eliminação completa desses riscos não é recomendável porque, se a parede for muito espelhada, a película de óleo não conseguirá mais ter aderência às paredes do cilindro, prejudicando a lubrificação do sistema. Todos os cilindros devem receber o mesmo polimento. Assim, consegue-se reduzir o coeficiente de atrito dos cilindros, aumentando-se o rendimento mecânico e evitando a grimpagem do pistão, que é comum em motores com altas solicitações.

Nesses motores, o sistema de admissão é composto basicamente pelo filtro de ar, duto de admissão, válvula borboleta, coletor de admissão e válvula de admissão. O filtro de ar possui a função de retirar as impurezas do ar atmosférico. O duto de admissão tem a função de guiar o ar previamente filtrado até a válvula borboleta, que por sua vez tem a função de restringir a passagem de ar.

Em motores aspirados, o processo de aspiração normal do ar em pressão atmosférica ocorre em função de uma depressão no coletor de admissão do motor. Esta depressão é induzida pela sucção que o êmbolo produz ao se deslocar do PMS (Ponto Morto Superior) até o PMI (Ponto Morto Inferior). Os principais parâmetros para o sistema de admissão são a pressão no coletor de admissão, a temperatura do ar admitido e a vazão total do ar. A vazão total do ar depende da geometria do duto de admissão e da posição angular da válvula borboleta.

Em sistemas mecânicos, o ângulo de abertura da válvula é determinado diretamente pelo motorista, através de um cabo de aço ligado ao pedal do acelerador. Em sistemas eletrônicos, a válvula borboleta é controlada indiretamente pelo motorista, pois é controlada pela unidade de gerenciamento eletrônico do motor. A vazão mássica está totalmente relacionada com o ângulo de abertura da válvula borboleta, pois, variando a área efetiva de passagem, o fluxo de massa de ar aumenta proporcionalmente.

O sistema dosador de combustível é responsável por controlar a quantidade ideal de combustível para cada condição de operação do motor. Seu principal objetivo é garantir que a massa de combustível admitida nos cilindros seja próxima da relação estequiométrica, tendo como principal parâmetro de entrada a massa de ar admitida pelo motor. Esse sistema deve garantir também o enriquecimento da mistura durante a partida e a fase de aquecimento do motor e limitar a rotação máxima do motor.

Os primeiros sistemas de controle de combustível eram mecânicos e baseados na sucção do combustível, atuando em função da diferença de pressão entre o coletor de admissão e a galeria de combustível. Atualmente, os sistemas de controle são, em sua grande maioria, eletrônicos e baseados no princípio da injeção de combustível. O combustível, neste caso, é dosado através do controle do tempo de acionamento das válvulas injetoras de combustível.

O sistema de combustível é composto basicamente pela bomba de combustível, pelo sistema de dutos de transmissão do combustível do tanque de combustível até as válvulas injetoras. Independente do sistema de controle adotado, os principais parâmetros para o sistema dosador de combustível são a rotação do motor e a informação correta da massa de ar presente no coletor de admissão.

O sistema de ignição possui a função de produzir uma centelha elétrica dentro da câmara de combustão, promovendo a combustão da mistura carburante previamente admitida e comprimida nessa câmara. O sistema de ignição é responsável pelo fornecimento da energia necessária para produzir a centelha elétrica desde sua geração até o controle do instante que a centelha deve ser produzida. Para produzir corretamente a centelha elétrica, o sistema de ignição é composto pela bateria em momentos de partida ou alternador, quando o motor já está operando, pelo comutador de ignição, transformador de ignição, cabo de vela e finalmente a vela de ignição.

voltar