O trem de válvulas e outros sistemas

O trem de válvulas é constituído pelas válvulas e por um mecanismo para abri-las e permitir que fechem, chamado de árvore de comando de válvulas ou simplesmente comando de válvulas. Ele tem ressaltos (perfis geralmente ovalados) que movem as válvulas, ficando para as molas de válvulas a responsabilidade de fechá-las, como mostra a Figura 5.

Figura 5. O comando de válvulas

A maioria dos motores modernos tem o que se chama de comando de válvulas no cabeçote. Isso significa que o comando de válvulas está localizado nessa parte do motor, geralmente acima das válvulas, como se vê na Figura 5. Os ressaltos na árvore atuam sobre as válvulas diretamente (na verdade há uma peça chamada tucho entre o ressalto e elas) ou indiretamente por meio de uma alavanca bem curta (motores mais antigos têm o comando de válvulas localizado no bloco, perto do virabrequim. Nesse tipo de desenho, varetas apoiadas em tuchos unem o movimento dos ressaltos aos balancins no cabeçote, que por sua vez acionam as válvulas. Há mais partes móveis nesse sistema e também maior defasagem entre o acionamento da válvula pelo ressalto do comando e o seu movimento efetivo, além da maior massa de movimento alternado constituir obstáculo a rotações mais altas do motor). Uma correia dentada ou uma corrente de distribuição conecta o virabrequim ao comando de válvulas, mantendo as válvulas sincronizadas com os pistões. O acionamento do comando de válvulas é calculado para que ele gire à metade da rotação do virabrequim. A maioria dos motores de alto desempenho tem quatro válvulas por cilindro (duas para admissão e duas para escapamento), normalmente com dois comandos de válvulas por bancada de cilindros - daí o termo duplo comando no cabeçote.

Para mais detalhes leia Como funcionam as árvores de comando.

Sistemas de ignição e arrefecimento
O sistema de ignição (Figura 6) produz uma corrente elétrica de alta tensão e transmite-a para a vela de ignição pelos cabos de vela. A corrente flui primeiro para um distribuidor, facilmente identificável embaixo do capô da maioria dos carros. Um cabo chega ao centro do distribuidor, e quatro, seis ou oito cabos (dependendo do número de cilindros) saem dele, para cada vela de ignição. O motor é sincronizado de modo que somente um cilindro receba uma corrente do distribuidor de cada vez. Em muitos motores modernos não existe mais o distribuidor físico, substituído por sistema eletrônico.

Figura 6. O sistema de ignição

Veja Como funciona o sistema de ignição de um automóvel para mais detalhes.

Sistema de arrefecimento
Na maioria dos carros o sistema de arrefecimento tem um radiador e uma bomba d'água. A água circula por passagens ao redor dos cilindros e das câmaras de combustão e depois por tubos no radiador, para ser resfriada. Em poucos carros (o Fusca, por exemplo), assim como na maioria das motocicletas e cortadores de grama, o motor é refrigerado a ar (uma característica desse tipo de refrigeração é a presença de aletas nos cilindros e cabeçote para ajudar a dissipar o calor). Os motores resfriados a ar são mais leve, mas trabalham mais quentes, o que diminui sua durabilidade e seu desempenho geral.

Diagrama de um sistema de arrefecimento mostrando como todas as mangueiras estão conectadas

Para mais detalhes leia Como funcionam os sistemas de arrefecimento dos carros.

Admissão de ar e partida
A maioria dos carros tem motores de aspiração natural, o que significa que o ar flui por si só para os cilindros pela depressão criada pelos pistões no curso de admissão, depois de passar pelo filtro de ar. Motores de alto desempenho são ou turbocomprimidos, ou comprimidos, o que significa que o ar que se dirige aos cilindros é pressurizado antes (de modo que mais mistura ar-combustível possa ser introduzida nos cilindros) para melhorar o desempenho. A quantidade de pressurização é chamada de sobrepressão. O turbocompressor possui uma pequena turbina acoplada ao coletor de escapamento faz girar a turbina de compressão que recebe o ar de admissão. Os compressores (há vários tipos) são acionados diretamente pelo motor.

Foto cortesia da Garrett

Mais detalhes em Como funcionam os turbocompressores.

Aumentar a potência do seu motor é ótimo, mas o que acontece quando você gira a chave para colocá-lo em funcionamento? O sistema de partida consiste de um motor elétrico e um solenóide de partida. Quando você vira a chave de ignição, o motor de arranque faz o virabrequim dar algumas voltas, o que propicia o início do processo de combustão. É preciso um motor potente para girar um motor frio. O motor de arranque precisa vencer:

• o atrito interno provocado pelos anéis de segmento
• a pressão de compressão de qualquer cilindro(s) que esteja no curso de compressão
• a energia necessária para abrir e fechar as válvulas
• todas as "outras" coisas diretamente ligadas ao motor, como bomba d'água, bomba de óleo, alternador, etc.

Como é necessária muita potência e um carro usa um sistema elétrico de 12 volts, centenas de ampères de eletricidade precisam fluir para dentro do motor de arranque (lembre-se: potência é o produto da corrente multiplicada pela tensão). O solenóide de partida é essencialmente um grande interruptor elétrico que pode lidar com toda essa corrente. Quando você vira a chave de ignição, ela ativa o solenóide para fazer chegar energia elétrica de alta intensidade (amperagem) ao motor de arranque.

Sistemas de lubrificação
O sistema de lubrificação assegura que cada parte móvel do motor seja suprida de óleo, para diminuir o atrito e evitar o engripamento. As duas partes que mais precisam de óleo são os pistões (para deslizar facilmente em seus cilindros) e todos os mancais que permitem que o virabrequim e o comando de válvulas, e as bielas nas suas articulações, se movimentem livremente. Na maioria dos carros, o óleo é sugado do reservatório pela bomba, passando pelo filtro de óleo para remover qualquer impureza antes de ser esguichado sob pressão nos mancais e depois atingir as paredes internas dos cilindros. O óleo então escoa para o cárter, onde é coletado, e o ciclo se repete.

A alimentação
O sistema de alimentação bombeia combustível do tanque e o mistura com o ar, de modo que a mistura ar-combustível correta seja admitida nos cilindros. Existem três maneiras comuns de enviar o combustível: carburação, injeção de combustível no coletor de admissão e injeção direta de combustível na câmara de combustão.

• Na carburação, um dispositivo chamado carburador mistura o combustível com o ar conforme este flui para dentro do motor.
• Em um motor com injeção a quantidade correta de combustível é injetada individualmente em cada cilindro - antes da válvula de admissão (injeção de combustível multiponto) ou diretamente dentro do cilindro (injeção direta de combustível).

Para mais detalhes leia Como funcionam os sistemas de injeção de combustível.

Escapamento
O sistema de escapamento inclui a tubulação e o silenciador (peça que abafa o som - sem o silenciador, você ouviria o som de milhares de pequenas explosões vindo do cano de escapamento). O sistema de escapamento inclui um conversor catalítico, também chamado de catalisador.

Controle de emissões
No sistema de controle de emissões nos carros modernos há um conversor catalítico, um conjunto de sensores e acionadores e um computador para monitorar e ajustar todos os sistemas. Por exemplo, o conversor catalítico usa um agente catalisador e oxigênio para queimar todo o combustível que não foi utilizado, assim como outras substâncias químicas dos gases de escapamento. Um sensor de oxigênio no fluxo de gases monitora permanentemente a relação ar-combustível e informa a situação aocomputador de controle do motor para que este efetue as correções necessárias.

Para mais detalhes leia Como funcionam os conversores catalíticos.

Sistema elétrico
Uma bateria e um alternador compõem o sistema elétrico. O alternador é conectado ao motor por uma correia e gera eletricidade para recarregar a bateria. A bateria fornece eletricidade com tensão de 12 volts para todos os dispositivos elétricos do carro (o sistema de ignição, rádio, faróis, limpadores de pára-brisa, vidros elétricos, computadores de bordo, etc.).