Como funciona o motor a combustão interna
Entenda as quatro fases do funcionamento de um propulsor de ciclo Otto
Apesar do avanço dos carros elétricos nos últimos anos, o motor a combustão interna ainda resistirá por mais um bom tempo. Esses propulsores são chamados assim por, basicamente, utilizarem a energia liberada pela queima da mistura de ar e combustível que ocorre dentro dos cilindros para gerar movimento.
Embora a indústria automobilística tenha criado diferentes conceitos de motores a combustão, o ciclo Otto de quatro tempos é o mais utilizado pelos fabricantes. E conhecer essas etapas é importante para compreender o funcionamento do motor.
Um ciclo de quatro tempos necessita de duas voltas do virabrequim do motor, o que resulta em um giro de 720 graus. Teoricamente, cada uma das fases deveria durar meia volta (180 graus). Mas, na prática, os engenheiros das montadoras otimizam os tempos de admissão e combustão e reduzem os de compressão e escape.
O que são os tempos de um motor?
Admissão (primeiro tempo): o sistema de injeção (ou carburação, no caso dos carros mais antigos) envia o combustível às câmaras de combustão por meio de bicos injetores. As válvulas de admissão se abrem, e permitem a entrada de ar dosada pelo coletor.
Nesse estágio, as válvulas de admissão estão abertas e as de escape, fechadas. O pistão se desloca do ponto morto superior (PMS) para o ponto morto inferior (PMI), e aspira a mistura de ar e vapor de combustível para dentro da câmara de combustão pelo movimento de descida, devido à pressão atmosférica. As válvulas de admissão se fecham, e assim completam o primeiro tempo do motor.
Compressão (segundo tempo): com as válvulas de admissão fechadas, o pistão sobe totalmente até o ponto morto superior (PMS), comprime a mistura de ar e combustível e encerra, assim, o segundo tempo do motor.
Combustão ou explosão (terceiro tempo): para iniciar a combustão, a fagulha gerada pela descarga elétrica na vela de ignição detona a mistura de ar e combustível, geram uma pressão que empurra o pistão para baixo, e o faz atingir o ponto morto inferior (PMI).
Exaustão ou escape (quarto tempo): a mistura de ar e combustível foi queimada, mas restaram resíduos dessa combustão que precisam ser retirados de dentro do motor. Isso ocorre quando o pistão sobe novamente, a válvula de escape se abre e os gases resultantes da explosão são expelidos da câmara pelo sistema de tubos conhecido como escapamento.
Esse processo inicia-se novamente, e os quatro tempos ocorrem de modo sucessivo. O movimento de sobe e desce dos pistões gira um eixo de manivela chamado virabrequim. Esse eixo está ligado a engrenagens, que giram as rodas e, consequentemente, movimentam o veículo.
Motor aspirado e sobrealimentado
O termo “aspirado” define os motores que admitem a mistura de ar e combustível para dentro da câmara de combustão por meio da pressão atmosférica que movimenta o pistão do ponto máximo superior (PMS) para o ponto máximo inferior (PMI).
No caso dos motores sobrealimentados, a mistura é empurrada por um mecanismo para dentro da câmara, o que permite a admissão de um volume muito maior de ar e combustível em um mesmo ciclo, o que gera potência e torque superiores.
O turbo é a solução mais adotada na sobrealimentação. A energia gerada pela exaustão dos gases gira um eixo ligado ao rotor de uma turbina, que suga e comprime o ar, e o envia para dentro da câmara de combustão a uma pressão elevada.
O compressor mecânico tem a mesma finalidade do turbo, mas o seu funcionamento não depende do sistema de escape. Uma polia ligada ao virabrequim do motor por meio de uma correia faz os rotores girarem dentro de uma carcaça para onde o ar é sugado e comprimido antes de ser enviado para o interior da câmara de combustão.