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Estrutura Técnica do Ônibus: Mecânica 1 – Motorização

Atualização: Página criada em: 23/04/2022 por César Mattos.

Fontes: Todas fontes são devidamente referenciadas, nenhum dado foi retirado do além, informações são comprovadas por fontes publicadas. Qualquer dúvida ou questionamento sobre algum fato entrar em contato pelo email: contato@viacircular.com.br

Motor
Imagem 1.1 – Vista do motor de um chassis com disposição de motor traseiro.
Fonte: foto feita por César Mattos.

O motor de combustão interna é uma máquina que transforma energia térmica em energia mecânica. O movimento de duas partes móveis é provocado pela queima de um combustível, que ocorre no interior de uma câmara de combustão. O combustível é enviado para esta câmara por um sistema de alimentação. As partes móveis do motor em funcionamento estão submetidas a atrito e calor, razão pela qual devem ser constantemente lubrificadas e arrefecidas. E para que entrem em funcionamento é necessário dar-lhes um arranque inicial, por meio de um motor de partida, que está conectado ao sistema elétrico do veículo.

O motor diesel é um motor de combustão interna no qual o ar é admitido num cilindro e comprimido por um êmbolo, atingindo, devido à compressão, uma temperatura de 500 a 700 ºC. Uma vez injetado o combustível, a mistura inflama-se espontaneamente, graças ao calor resultante da compressão do ar.

A temperatura interna do motor não pode exceder 45°C em uma distância de 50mm das superfícies, em temperatura normal de funcionamento conforme fabricante e outras especificações conforme ABNT NBR 15570.

No Brasil, o motor deve fornecer potência e torque conforme relações (kW/t e Nm/t) e medições conforme ABNT NBR ISO 1585.

Período de amaciamento do motor: considerado os primeiros 2000 km. Então nesse período é recomendado não forçar o motor esticando marchas, não forçar o motor enquanto não atingir temperatura normal de trabalho, evitar deixar o motor funcionando em marcha lenta por muito tempo e observar atentamente os níveis corretos de óleo e água do arrefecimento.

1.01 – Funcionamento do motor de combustão interna por compressão

O motor é constituído de vários cilindros, no interior dos quais se processa a queima de um combustível. Dentro de cada cilindro desliza um êmbolo, num movimento de vaivém entre um ponto morto superior e um ponto morto inferior; ligado por uma biela a uma árvore de manivelas, transmite a esta seu movimento, fazendo-a girar. Em cada curso do êmbolo realiza-se uma operação diferente, durante a qual a árvore de manivelas efetua meia volta; descendo, o êmbolo aspira o ar puro, enchendo com ele totalmente o cilindro, num volume que corresponde a uma cilindrada; subindo, comprime o ar admitido, que fica reduzido ao menor volume na câmara de compressão, dentro de certa razão de compressão; a força de expansão dos gases resultantes da queima do combustível injetado no ar comprimido e superaquecido faz o êmbolo descer novamente, realizando o curso motriz; subindo novamente, expele os gases para o exterior. Esse conjunto de operações, realizadas em quatro fases e durante as quais a árvore de manivelas efetua duas voltas completas, forma o ciclo de quatro tempos do motor diesel. A repetição de ciclos, que acontecem em ordem diferente nos diversos cilindros, faz com que o motor se mantenha em movimento, produzindo um trabalho cuja medida representa a potência. A maior ou menor força exercida no êmbolo para fazer girar a árvore de manivelas determina o momento de força. O engenheiro alemão Rudolf Christian Karl Diesel registrou a patente do motor a combustão interna com ignição espontânea em 1897.

Vídeo 1.01 – Temperatura de trabalho do motor.
Fonte: HowStuffWorks.com, Inc. (2001).

1.02 – Cilindro

O cilindro é uma câmara onde se movimenta o êmbolo ou pistão. Serve de câmara de admissão e compressão do ar, de combustão da mistura e de expansão dos gases.
Diâmetro do cilindro: Segmento de reta que passa pelo centro da circunferência interna do cilindro; expresso em mm.

Vídeos 1.2 – Exemplos do funcionamento dos pistões nos motores de 6 e 4 cilindros.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.03 – Bloco de cilindros e cabeçote

Bloco de cilindros: O bloco de cilindros ou bloco do motor é o núcleo do motor. Nele estão localizados os orifícios cilíndricos por onde deslizam os êmbolos e os canais pelos quais circula o líquido de arrefecimento e lubrificação. Como material para a fabricação do bloco de cilindros, normalmente, são utilizadas ligas ferrosas e de alumínio.

Bloco em V (esquerda); bloco em linha (direita)
Imagem 1.3 – Bloco em V (esquerda); bloco em linha (direita).
Fonte: Mercedes-Benz.

Cabeçote: O cabeçote fecha os cilindros na parte superior. No cabeçote estão localizados os condutos de admissão e de escapamento com suas respectivas válvulas, bem como os bicos injetores. O cabeçote é submetido a enormes esforços térmicos, razão pela qual é usada para a sua elaboração uma liga ferrosa leve de boa condutibilidade térmica muito resistente a altas temperaturas.

Bloco em V (esquerda); bloco em linha (direita)
Imagem 1.3a – Cabeçote individual (esquerda); cabeçote inteiriço (direita).
Fonte: Mercedes-Benz.

1.04 – Êmbolo ou pistão, anéis e bielas

O êmbolo ou pistão é uma peça de forma cilíndrica que executa um movimento retilíneo alternado no interior do cilindro do motor. Sua função é: aspirar e comprimir o ar; receber o impulso provocado pela expansão dos gases queimados; expulsar esses gases para o exterior. O êmbolo transmite a força, resultante da combustão, para a árvore de manivelas através da biela. Geralmente, os êmbolos são fabricados com uma liga leve.

Anéis: Os anéis evitam o vazamento dos gases de combustão para o cárter e também a entrada de óleo de lubrificação da árvore de manivelas na câmara de combustão. Diferenciam-se entre anéis de compressão e anéis raspadores de óleo.

Bielas: A biela é o componente que acopla o êmbolo com a árvore de manivelas. Transmite à árvore de manivelas a força exercida pelos gases de combustão sobre a cabeça do êmbolo

Pistão (direita) e as características (esquerda)
Imagem 1.4 – Pistão (direita) e as características (esquerda).
Fonte: Varella & Santos – adaptada.

1.05 – Curso do êmbolo

Curso do êmbolo é a distância que o mesmo percorre em seu movimento. Como o êmbolo tem movimento retilíneo alternado, seu curso é delimitado pelos dois pontos do cilindro onde se dá a inversão do sentido desse movimento: o ponto morto superior (PMS) e o ponto morto inferior (PMI).

Cilindro mostrando o diâmetro e o curso, informando os pontos PMS e PMI descritos no item 1.005
Imagem 1.5 – Cilindro mostrando o diâmetro e o curso, informando os pontos PMS e PMI descritos no item 1.005.
Fonte: criada por FPT Industrial – adaptada.

1.06 – Velocidade média do êmbolo

É a distância que ele percorre em um segundo. Nos motores a quatro tempos é calculada pela fórmula abaixo e expressa em metros por segundo (m/s):


1.07 – Cilindrada

Cilindrada é a capacidade volumétrica do espaço compreendido entre o PMS e o PMI. Corresponde ao volume máximo de ar, admitido no cilindro. Calcula-se pela fórmula:


Onde:

  • V = cilindrada
  • π = 3,14
  • r = raio do cilindro (em cm)
  • s = curso do êmbolo (em cm)

1.08 – Cilindrada total

Para se obter a cilindrada total, multiplica-se o volume de um cilindro (cilindrada) pelo número de cilindros do motor:


Onde:

  • CT = cilindrada total
  • π = 3,14
  • r = raio do cilindro (em cm)
  • s = curso do êmbolo (em cm)
  • n = número de cilindros

1.09 – Câmara de compressão

Quando o êmbolo alcança o PMS, acima do mesmo, entre ele e o cabeçote do motor, fica um espaço onde, no tempo de compressão, o volume (V) de ar atinge o ponto máximo de compressão pelo motor, ou seja, reduz-se ao menor volume (v). Esse espaço chama-se câmara de compressão.

1.10 – Razão de compressão / Taxa de compressão / Relação de compressão

Razão de compressão é a relação entre volumes:


Onde:

  • K = relação entre volumes
  • V = volume do cilindro (cilindrada)
  • v = volume da câmara de compressão

Determinar a razão de compressão significa dizer quantas vezes o volume da câmara de compressão está contido na soma de volume do cilindro mais volume da câmara de compressão.

1.11 – Ciclo do motor de quatro tempos

A seqüência de quatro fases – admissão, compressão, combustão e escapamento – que se renovam em ordem constante no interior de cada cilindro de um motor de combustão interna, gerando energia térmica, forma o chamado ciclo. Nos motores de quatro tempos as quatro fases do ciclo se realizam com quatro cursos de êmbolo e duas voltas da árvore de manivelas.

Ciclo 4 tempos do motor a diesel
Imagem 1.11 – Ciclo 4 tempos do motor a diesel.
Fonte: criado por César Mattos com base em textos da Mercedes-Benz e imagens do Departamento de Engenharia de Biossistemas ESALQ/USP.

Vídeo 1.11 – Ilustração em movimento dos 4 ciclos do motor (no caso do vídeo, ciclo OTTO).
Fonte: HowStuffWorks.com, Inc. (2001)

1.12 – Potência

Potência é a medida do trabalho realizado numa unidade de tempo. Como trabalho é resultado de uma força que desloca seu ponto de aplicação, temos que potência é:


A unidade mais comum para expressar a potência de uma máquina é o cavalo-vapor (cv). Nos sistemas mais comumente usados para medir potência de motores – o alemão (DIN) e o americano (SAE) – o cavalo-vapor é distinto, não em qualidade de unidade de medida, mas na maneira de ser averiguado.

1.13 – Medição de potência segundo DIN

Segundo as normas da indústria alemã (“Deutsche Industrie Normen” – DIN) a medição da potência deve ser realizada em um motor de série, com filtro de ar e sistema de escapamento, sob condições normais de serviço; em outras palavras, com carburador, ignição ou bomba de injeção com o ajuste de série e empregando o combustível indicado nas instruções serviço. Além disso, a temperatura do agente refrigerante e a do lubrificante devem ser normais.
Durante o ensaio, o ventilador, a bomba de água, a de combustível e o gerador (sem carga) devem ser acionados pelo motor. Como ponto de referência para as medições se toma a temperatura do ar, de 20°C, e a pressão atmosférica, de 770 mm Hg. Todos os equipamentos auxiliares tomados em conta, segundo a norma DIN, são imprescindíveis para o perfeito funcionamento do motor. Com essa medição obtém-se a potência líquida, isto é, deduzida a potência consumida pelos acessórios. É a potência efetivamente disponível no volante do motor (“Brake horse-power” ou potência de freio).
Potência segundo DIN – Cheval-vapeur (cv), Pferdestaerke (PS) ou cavalo-vapor (cv): a potência obtida pelo método de medição DIN é expressa em cv (ou PS). 1 cv corresponde à força necessária para elevar, em 1 segundo (s), 75 quilogramas-força (kgf) à altura de 1 metro (m):


1.14 – Medição da potência segundo SAE

Segundo as normas da Society of Automotive Engineers (SAE), a medição da potência de um motor se efetua sem filtro de ar e sistema de escapamento e sem os equipamentos auxiliares do motor, como por exemplo, ventilador, bombas de água e combustível e volante do motor.
Para obter valores ideais de potência se ajustam os valores máximos na ignição, no carburador ou na bomba de injeção.
O filtro de ar, o sistema de escapamento e os equipamentos auxiliares consomem aproximadamente de 10 a 15% da potência. Por essa razão a potência SAE se diferencia da potência DIN em seu valor numérico, sendo mais elevada que esta.
A indicação da potência segundo SAE é inadequada, pelo fato de na prática nenhum motor poder funcionar sem os equipamentos auxiliares mencionados. A potência que se obtém por esse sistema de medição é a potência bruta (“gross HP”), isto é, não deduzida a potência consumida pelos acessórios acoplados ao motor.
Potência segundo SAE – Horse-power (HP) ou “gross horse-power” (gr HP): a potência obtida pelo método de medição SAE é expressa em HP ou gr HP. 1 HP (ou gr HP) corresponde à força necessária para elevar, em 1 minuto (min), 33.000 libras (lbs) à altura de 1 pé (ft):


1.15 – Potência segundo ABNT – cv

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) adotou como base de estudo a norma SAE J 816, que apresenta a potência líquida e bruta. Em nossa literatura promocional, tanto a potência líquida (cv-DIN) como a bruta (HP-SAE) são fornecidas em cv-ABNT, equivalendo o HP a 1,014 cv-ABNT.
Exemplo do motor Mercedes-Benz OM-314:

Pot. DIN 85 PS
Pot. DIN/ABNT 85 cv
Pot. SAE 94 HP
Pot. SAE/ABNT 95 cv

Norma ABNT atendida é a NBR ISO 1585.

1.16 – Potência em quilowatt (kW)

Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), a potência de um motor é expressa em watts (W) ou, melhor, em quilowatts (kW).

Watt é a potência desenvolvida quando se realiza, contínua e uniformemente, um trabalho igual a 1 joule (J), em 1 segundo (s). O joule é a energia necessária para deslocar o ponto de aplicação de uma força constante e igual a 1 Newton (N), numa distância igual a 1 metro (m), na sua direção.

O quilowatt (kW) equivale a 1.000 watts (W).

Para transformar o kW em cv, usa-se o fator 1,35869:

  • 1 kW x 1,35869 = 1,35869 cv

Exemplo do motor Mercedes-Benz OM-352:

  • 96 kW x 1,35869 = 130,434 (arredondando: 130 cv)

E, vice-versa, para transformar o cv em kW, usa-se fator 0,736:

  • 1 cv x 0,736 = 0,736 kW

Exemplo do motor Mercedes-Benz OM-352:

  • 130 cv x 0,736 = 95,680 kW (arredondando: 96 kW)

1.17 – Momento de força

Também conhecido por momento, torque, para motor, esforço de torção, momento de torção, força de alavanca.
Em Física: “o produto da intensidade de uma força pelo seu braço de alavanca é chamado momento de força em relação ao eixo”.
Corresponde à força de giro exercida em determinado braço de alavanca:
Sendo P uma força de 1 kgf que atua perpendicularmente num braço de alavanca b de 1 m, momento dessa força em relação ao eixo ou centro de movimento E será o produto da força pelo braço da alavanca.
Assim temos: kgfm que, representando a unidade de medida do momento de força, escreve-se, de preferência, como mkgf e pode ser expressa também em metro-Newton (mN) ou metro-quilo-pound (mkp).

Aplicando ao motor de combustão interna: temos uma força P, que é a pressão média exercida sobre o êmbolo; essa força atua, através da biela, sobre o braço r da manivela – que é, no caso, o braço de alavanca da força e corresponde ao raio da circunferência descrita pela manivela no seu movimento de rotação.
O momento da força P em relação ao eixo E de rotação da manivela será o produto da intensidade dessa força pelo raio da manivela: P. r, kgf m, ou mkgf.

Momento de força máximo: momento de força máximo é o momento mais elevado atingido por um motor, manifestando-se, normalmente, num regime de rotações médio. Nos motores elásticos, em que esse movimento se manifesta num regime relativamente baixo e se conserva durante maior gama de rotações, proporcionando uma reserva de potência mais elevada, evitam-se frequentes mudanças de marcha.

1.18 – Momento de força em metros-Newton (mN)

Pelo Sistema Internacional de Medidas (SI), o momento de força é expresso em metros-Newton (mN). O metro-Newton representa uma força constante e igual a 1 Newton (N) em relação a um ponto situado a 1 metro (m) de distância da linha de ação daquela.

Para transformar o mN em mkgf. emprega-se o fator 0,101936799:

  • 1 mN x 0,101936799 = 0,101936799 mkgf

Exemplo do motor Mercedes-Benz OM-355/6:

  • 706 mN x 0,101936799 = 71,967 mkgf (arredondando: 72 mkgf)

E, vice-versa, para transformar o mkgf em mN, emprega-se o fator 9,81:

  • 1 mkgf x 9,81 = 9,81 mN

Exemplo do motor Mercedes-Benz OM-355/6:

  • 72 mkgf x 9,81 = 706,32 mN (arredondando: 706 mN)

1.19 – Sistema de alimentação

No motor diesel, o ar é aspirado através do filtro de ar e entra na câmara de combustão através da válvula de admissão. O combustível é aspirado do tanque pela bomba de alimentação, que o envia sob pressão, através do filtro de combustível, para a bomba injetora. Conectados a esta, existem o avanço de injeção e o regulador de velocidade, que permitem variar, respectivamente, o início de injeção e a quantidade de combustível injetada. A bomba injetora, dosando o combustível e dando-lhe pressão, envia-o, através do injetor, à câmara de combustão diretamente (injeção direta) ou fazendo-o passar antes por uma antecâmara (injeção indireta). A entrada do ar pode ser também ativada por um turbo-alimentador.

Sistema de admissão de ar
Imagem 1.19 – Sistema de admissão de ar.
Fonte: Iveco Bus.

Sistema de admissão de ar, movimentação da entrada de ar: é possível que o encarroçador precise reposicionar essa captação de ar. Isso é permitido, mas para que o sistema funcione adequadamente é necessário atender às seguintes necessidades:

  • A depressão máxima do sistema de admissão de ar completo é de 65 mbar. Dependendo da versão do veículo ou de uma necessidade específica do encarroçador, é possível que o sistema de captação de ar seja reposicionado. Esse reposicionamento impactará diretamente na depressão/restrição do sistema, portanto deve-se atentar para esse requisito.
  • A temperatura de ar da captação poderá ser no máximo 10 °C acima da temperatura ambiente. Para obtenção desse resultado será necessário garantir que a captação de ar seja feita por ar próximo à temperatura ambiente e evitando a captação de ar do vão do motor (ou demais partes quentes). Para isso, pode ser necessário desenvolver defletores ou isoladores de calor para a captação de ar.
  • A abertura para captação de ar deve possuir uma área mínima de 1,7 dm². A abertura na carroceria destinada à captação de ar para o motor deve estar posicionada logo à frente do captador de ar do filtro e permitir a admissão de ar isento de pó ou impurezas em quantidade satisfatória para a combustão, assim como garantir uma durabilidade maior do elemento filtrante.
    Área útil do sistema de admissão de ar
    Imagem 1.19a – Área útil do sistema de admissão de ar.
    Fonte: Iveco Bus.
  • Desenvolver anteparo na captação de ar de modo a evitar spray de água diretamente na captação de ar conforme ilustração a seguir:
    Anteparo na captação de ar
    Imagem 1.19b – Anteparo na captação de ar.
    Fonte: Iveco Bus.

A tomada de ar deverá estar colocada de maneira que se evite a aspiração do ar quente do motor e/ou de ar com poeira ou infiltrações de chuva ou neve. A superfície das aberturas para as tomadas de ar não deve ser menor que o dobro da seção mestra da tubulação situada mais acima do filtro, nem menor que a original. Tais aberturas (por exemplo, furos de grade) deverão ter as dimensões mínimas adequadas para que não possam ser obstruídas.

1.20 – Filtro de ar

O filtro de ar é um dispositivo destinado a reter as impurezas do ar que é admitido no motor. Num filtro “seco” o elemento filtrante compõe-se de várias camadas de rede de aço ou de papel; num filtro “úmido” o elemento filtrante é banhado no óleo colocado num reservatório na parte inferior do filtro.

Filtro de ar
Imagem 1.20a – Filtro de ar.
Fonte: manual de operação Mercedes-Benz.
Filtro de ar
Imagem 1.20b – Filtro de ar.
Fonte: manual de operação Volksbus.

1.21 – Ciclone

O ciclone é um aparelho destinado a uma pré-filtragem do ar aspirado. Separa por ação centrífuga as partículas maiores de impurezas contidas no ar, depositando-as num captador de pó.

Ciclone
Imagem 1.21 – Ciclone.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.22 – Bomba de alimentação

A bomba de alimentação é um órgão do sistema de alimentação dos motores diesel que aspira o combustível do tanque e o envia sob pressão, através do filtro principal, à bomba injetora. Pode ser uma bomba de pistão ou de diafragma.

Bomba de alimentação
Imagem 1.22 – Bomba de alimentação.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.23 – Bomba de combustível

Pode ser elétrica ou mecânica. Destina-se a aspirar o combustível do tanque e recalcá-lo para o carburador.

Bomba de combustível série motor 457
Imagem 1.23 – Bomba de combustível série motor 457.
Fonte: Mercedes-Benz – Global Training.

1.24 – Carburador

Aparelho onde se mistura o ar atmosférico com o combustível, nos motores de ignição por centelha.

Carburador
Imagem 1.24 – Carburador.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.25 – Filtro de combustível

O filtro de combustível é um dispositivo destinado a evitar que impurezas misturadas com o combustível cheguem à bomba injetora. O elemento filtrante é geralmente de feltro.

Filtro de combustível
Imagem 1.25 – Filtro de combustível.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.26 – Bomba injetora

A bomba injetora é no motor diesel um órgão do sistema de alimentação que dosa o combustível segundo a necessidade do motor, enviando-o sob pressão ao bico injetor.

Bomba injetora
Imagem 1.26 – Bomba injetora.
Fonte: Mercedes-Benz.

Bomba Injetora de pistões em linha (Bosch): o bombeamento e a distribuição do combustível são feitos por pistões de curso constante, havendo um para cada cilindro do motor. A dosagem de combustível é feita pelo giro dos pistões, que são providos de ranhuras helicoidais; estas, de acordo com a variação da posição dos pistões decorrente da menor ou maior intensidade da aceleração, dosam a quantidade de combustível injetado no cilindro do motor.

Bomba injetora rotativa (Distributor – Pump Automatic – DPA): a bomba injetora tipo rotativa possui um só elemento de bombeamento, associado a um dispositivo que permite levar o óleo sob pressão a cada um dos bicos injetores. O elemento rotativo central ou rotor executa, ao mesmo tempo, o bombeamento e a distribuição do combustível. Em operação, a quantidade de combustível a ser injetada é controlada por uma válvula medidora, comandada pelo acelerador.

Bico injetor: O bico injetor pulveriza o combustível no interior da câmara de combustão. Início de funcionamento: a bomba injetora gera pressão na tubulação de combustível. Após ser atingida uma pressão determinada, ergue-se a agulha de assentamento e fica livre o orifício de injeção. Uma potente mola mantém a contrapressão (pressão de fechamento), regulada através de um parafuso de regulagem de pretensão. Depois da pressão de bombeamento ter se reduzido novamente abaixo de um determinado valor, a mola força a agulha a retornar para a sua posição inicial e assim finaliza a injeção. Conforme o procedimento de injeção escolhido, são aplicados injetores de formas especiais para a distribuição do jato de combustível no interior da câmara de combustão.

1.27 – Avanço de injeção

O avanço é um dispositivo conectado à bomba injetora dos motores diesel, destinado a variar o início de injeção. Para que o rendimento do motor seja maior, a injeção deve dar-se no momento mais favorável em cada regime de rotações, o que se consegue variando o início de injeção proporcionalmente ao aumento do número de rotações. O avanço, deslocando o eixo da bomba em relação ao eixo do motor, permite variar o início de injeção até 8/12 graus, aproximadamente.

Avanço de injeção: dispositivo conectado à bomba injetora
Imagem 1.27 – Avanço de injeção: dispositivo conectado à bomba injetora.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.28 – Regulador de velocidade

O regulador de velocidade empregado nos motores diesel é um dispositivo destinado a manter constante uma rotação determinada ou a manter dentro dos limites admissíveis as rotações variáveis independentemente da carga. Caso a velocidade tenda a oscilar muito – em motores que devem funcionar com uma rotação o mais constante possível – ou a sair dos limites admissíveis – em motores que funcionam com rotações variáveis – esse dispositivo consegue seu efeito deslocando automaticamente a cremalheira da bomba injetora e variando, assim, a quantidade de combustível injetada. No caso dos motores veiculares – que funcionam com rotações variáveis – a velocidade do motor é mantida dentro dos limites de variação pelo “regulador de velocidade mínima e máxima”, e entre esses limites admitidos a velocidade do motor é estabelecida pelo acelerador. Os reguladores de velocidade empregados em motores diesel são basicamente o centrífugo, o pneumático e o hidráulico.

Válvula reguladora de pressão: controla a pressão de alimentação no sistema de combustível.

Regulador Mecânico Tipo RQ: trabalha através da força centrífuga e tem como função regular a marcha lenta e a rotação máxima do motor.

Regulador Mecânico Tipo RQV: trabalha através da força centrífuga e tem como função regular todos os âmbitos de rotação, desde a marcha lenta até a rotação máxima do motor.

Regulador Mecânico Tipo RQV-K: trabalha através da força centrífuga e tem como função regular todas as faixas âmbitos de rotação desde a marcha lenta até a rotação máxima do motor. Sua principal diferença se encontra no ajuste do volume de óleo injetado em plena carga em função da variação de rotação.

Regulador Mecânico Tipo RSV: trabalha através da força centrífuga e tem como função regular todas as faixas de rotação, desde a marcha lenta até a rotação máxima do motor. A grande diferença deste regulador para os demais modelos, é que o RSV possui apenas uma mola de regulagem no ajuste da rotação na alavanca de comando. O comprimento e o tamanho da mola se alteram de acordo com o torque que atua sobre a alavanca de tensão, causando um equilíbrio dos contrapesos na rotação desejada. Todos os movimentos da alavanca de comando são transmitidos para a haste de regulagem, e a mola de partida engatada na extremidade superior da alavanca de comando, posiciona automaticamente a haste de regulagem na posição de partida.

1.29 – Injetor

O injetor é um dispositivo destinado a introduzir na câmara de combustão, em jatos finíssimos e sob elevada pressão, o óleo combustível enviado pela bomba.

Injetor
Imagem 1.29 – Injetor.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.30 – Injeção indireta

A inflamação do combustível inicia-se numa antecâmara, em contato com o ar aquecido. O aumento de pressão então originado impele as partículas inflamadas para a camara principal de combustão, através de vários orifícios que provocam intensa turbulência da mistura, favorecendo a combustão total.

Injeção indireta
Imagem 1.30 – Injeção indireta.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.31 – Injeção direta

Diz-se quando a injeção de combustível é feita na própria câmara de combustão. Também conhecida como processo de combustão Saurer.

Sistema Mercedes-Benz de injeção direta: o ar, na fase de aspiração pelo êmbolo, é submetido a forte movimento rotativo, graças aos condutos de admissão projetados em forma helicoidal. Esse movimento rotativo acelera-se ainda mais na fase de compressão, graças ao formato da cavidade na cabeça do êmbolo. Quase no final da compressão do ar, o combustível é injetado diretamente na câmara de combustão. Introduzido em jatos finíssimos e encontrando uma massa de ar em movimento rotativo, o combustível mistura-se perfeitamente, entrando em estreito contato com o ar aquecido pela compressão, e a combustão que então se inicia, gradativa mas rápida, torna-se uniforme e completa.

Sistema Mercedes-Benz de injeção direta
Imagem 1.31 – Sistema Mercedes-Benz de injeção direta.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.32 – Dispositivo “Start-Pilot”

Ajuda de partida para motores diesel. Com esse dispositivo – empregado na maioria dos casos em motores de injeção direta – no momento de dar a partida se mistura com o ar aspirado um combustível de rápida evaporação. Devido à grande facilidade de inflamação dessa mistura, é possível pôr em marcha o motor frio mesmo a temperaturas externas muito baixas.

Dispositivo ''Start-Pilot''
Imagem 1.32 – Dispositivo “Start-Pilot”.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.33 – Turbo-alimentador (turboalimentador)

No motor com turbo-alimentador o ar é introduzido nos cilindros por um alimentador movido por uma turbina. Turbina e alimentador estão dispostos num mesmo eixo. A turbina tem uma roda dotada de pás, sobre a qual é aplicada a força dos gases de escape resultantes da queima da mistura ar-combustível processada no interior dos cilindros. O alimentador tem também uma roda dotada de pás, que, movida pela roda da turbina, aspira o ar, através do filtro, e o envia sob pressão para o interior dos cilindros. Devido ao aumento de volume de ar no cilindro, é possível injetar mais combustível, o qual pode levar a um incremento da potência de até 30%.

Esquema da ação do ar no turboalimentador
Imagem 1.33 – Esquema da ação do ar no turboalimentador.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.34 – Consumo de combustível (segundo DIN)

Para a avaliação do consumo de combustível, o veículo deve ser submetido à prova dentro das seguintes condições:

  • Peças do veículo e ajuste da bomba injetora como na execução de série;
  • Pressão dos pneus e viscosidade dos óleos lubrificantes conforme as prescrições;
  • Motor amaciado e com temperatura normal de serviço no começo da prova;
  • Veículo carregado com um peso correspondente a meia carga útil;
  • Tempo seco e calmo, com temperatura de 10° a 30°C;
  • Percurso de 10 km, em pista plana e seca (com rampas curtas de 1,5% no máximo), fazendo-se ida e volta sem interrupção;
  • Velocidade uniforme, máxima de 110 km/h, correspondendo a 3/4 da velocidade máxima indicada pelo velocímetro;
  • Acréscimo de 10% ao consumo obtido, para compensar as circunstâncias desfavoráveis apresentadas no tráfego normal.

O consumo é calculado pela fórmula:


Onde:

  • k = litros por 100 km
  • 1,1 = fator para as circunstâncias desfavoráveis
  • K = combustível consumido no percurso da prova
  • W = trecho percorrido

Na prática o valor obtido está sujeito a variações, dependendo das condições das vias e do modo de conduzir o veículo.

1.35 – Sistema de lubrificação

As partes móveis do motor, submetidas a atrito e calor, devem ser continuamente lubrificadas nas superfícies em contato, por óleo que circula sob pressão. O óleo lubrificante é aspirado do cárter inferior pela bomba de óleo, que o leva, através do filtro de óleo e de uma rede de pequenos condutos, às partes em movimento. Para manter o óleo lubrificante em temperatura ideal de trabalho independentemente de carga do motor ou de fatores externos, faz-se o mesmo passar por um intercambiador de calor, colocado no circuito da água de arrefecimento

Sistema de lubrificação
Imagem 1.35 – Sistema de lubrificação.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.36 – Cárter do motor

Invólucro rígido na parte inferior de um motor, destinado a protegê-lo de corpos estranhos e onde se deposita o óleo para a lubrificação.

Cárter do motor
Imagem 1.36a – Cárter do motor.
Fonte: Mercedes-Benz.

Cárter inferior: é a parte do cárter do motor onde se deposita o óleo lubrificante.

Cárter inferior
Imagem 1.36b – Cárter inferior.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.37 – Bomba de óleo lubrificante

A bomba de óleo lubrificante é um dispositivo do sistema de lubrificação destinado a aspirar o óleo do cárter e a enviá-lo, sob pressão, aos diversos pontos de contato das peças móveis do motor. Dentre os vários tipos, tornou-se de emprego praticamente generalizado a bomba de engrenagens, devido a seu funcionamento seguro e a sua solidez.

Bomba de óleo lubrificante
Imagem 1.37 – Bomba de óleo lubrificante.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.38 – Filtro de óleo lubrificante

O filtro de óleo lubrificante é um dispositivo destinado a retirar do óleo lubrificante as impurezas que poderiam prejudicar as superfícies lubrificadas. É combinado, com elemento primário – uma tela metálica para reter as impurezas maiores e elemento secundário cartucho de estopa prensada, de papel, de algodão, de feltro, de palha de aço, etc.

Filtro de óleo lubrificante
Imagem 1.38 – Filtro de óleo lubrificante.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.39 – Intercambiador de calor

O intercambiador de calor é um dispositivo que permite manter o óleo lubrificante em temperatura ideal de trabalho, independentemente da carga do motor ou de fatores externos. Fluindo por um sistema de tubos em contato com o circuito de água do sistema de arrefecimento, o óleo lubrificante é aquecido rapidamente nas partidas e refrigerado durante o serviço contínuo.

Intercambiador de calor
Imagem 1.39 – Intercambiador de calor.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.40 – Sistema de arrefecimento

A queima de combustível e o atrito das peças em movimento geram calor. Por isso, tanto as partes do motor como o óleo lubrificante devem ser continuamente arrefecidos. Para esse fim usa-se geralmente a água, cuja circulação é ativada por uma bomba de água. Circulando em torno dos cilindros, a água se esquenta pouco a pouco e precisa ser arrefecida. O que é feito pelo radiador colocado no circuito. Os tubos deste, por sua vez, são refrigerados pelo ar externo, cuja circulação é ativada por um ventilador que aspira o ar. No circuito da água de arrefecimento existe, ainda, um termostato, cuja função é manter o motor em temperatura ideal de trabalho, independentemente das condições operacionais do motor ou de fatores externos.

Arrefecimento por ar: o arrefecimento por ar, ou refrigeração direta, depende de uma ventoinha que envia o ar ao bloco do motor, que é provido de aletas de refrigeração, para uma melhor dissipação do calor.
Alguns veículos utilizam duas ventoinhas, sendo uma para o condicionador de ar e outra para o radiador do motor.

Sistema de arrefecimento por água
Imagem 1.40 – Sistema de arrefecimento por água.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.41 – Bomba de água

A bomba de água é um órgão destinado a forçar a circulação de água refrigerante através da tubulação, das paredes dos cilindros e do radiador.

Bomba de água
Imagem 1.41 – Bomba de água.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.42 – Radiador

O radiador destina-se a refrigerar a água aquecida pelo motor. O calor da água circulante pelos tubos do radiador dissipa-se rapidamente em contato com a corrente de ar externo que, forçada pelo ventilador, passa por entre esses tubos.

Radiador
Imagem 1.42 – Radiador.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.43 – Ventilador

O ventilador é uma peça destinada a ativar a corrente de ar que passa através do radiador quando o veículo está em movimento e também a produzir essa corrente quando o veículo está parado e com o motor funcionando.

Ventilador
Imagem 1.43 – Ventilador.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.44 – Termostato

O termostato é um dispositivo regulador, destinado a manter a água de arrefecimento em temperatura ideal de trabalho, independentemente da carga do motor ou de fatores externos. Colocado no circuito da água, possui uma válvula automática que controla a passagem de maior ou menor quantidade de água para o radiador, de acordo com a temperatura do motor, chegando a excluir o radiador do circuito quando o motor está frio.

Termostato
Imagem 1.44 – Termostato.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.45 – Motor com controle eletrônico Common Rail (CDI)

Motor eletrônico é um motor que tem como principais características o gerenciamento eletrônico de injeção de combustível e o monitoramento da interação entre o motor e o veículo. O volume de combustível injetado nos cilindros é determinado por um módulo eletrônico, considerando o curso do pedal do acelerador (eletrônico), a pressão atmosférica e a temperatura do líquido de arrefecimento, etc. A injeção de combustível ocorre através do sistema Common rail, que utiliza um duto único, onde o combustível é armazenado sob pressão para ser distribuído às unidades injetoras. A principal vantagem desse sistema, em comparação com motores a diesel anteriores, é que o sistema Common rail de injeção de combustível fornece alta pressão, mesmo em baixas rotações. A pressão e o volume de injeção podem ser determinados de forma independente para cada injetor, oferecendo maior grau de liberdade para a formação da mistura.

A ECU detecta as condições de condução através dos sinais de vários sensores e calcula o volume de injeção correto. Em seguida, a ECU envia um sinal para que o injetor entre em operação.

Esquema do controle eletrônico Common Rail
Imagem 1.45 – Esquema do controle eletrônico Common Rail.
Fonte: Iveco Bus.

1.46 – Trem de força

Denomina-se Trem de Força o conjunto responsável pela tração do veículo, desde o motor, passando pela embreagem, caixa de mudanças, árvore de transmissão (cardan) e eixo traseiro. No trem de força, a transmissão tem por finalidade adequar o torque do motor à velocidade do veículo em função das condições de operação.

Nos veículos pesados e extra-pesados, a disponibilidade de diferentes relações de redução (número de marchas) é maior, justamente para facilitar a adequação, permitindo explorar melhor a faixa de torque do motor. Alguns modelos possuem, além das reduções proporcionadas pela caixa de mudanças, outras possibilidades de redução, tais como: caixa intermediária ou de transferência e eixo traseiro com duas velocidades.

Trem de força
Imagem 1.46 – Trem de força.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.47 – Árvore de manivelas / Virabrequim

A árvore de manivelas é o componente que suporta as bielas e os êmbolos, e que transforma o movimento retilíneo em angular, disponibilizando este no volante. A forte força gerada pela pressão resultante da expansão dos gases é transmitida à árvore de manivelas através dos êmbolos e bielas. O efeito dessa pressão é aumentado pela alavanca formada pela manivela e resulta em movimento giratório, e força de torção ou, simplesmente torque. Por esta razão, a árvore de manivelas deve ser muito resistente. Em motores Diesel, a mesma é geralmente construída de aço forjado de liga especial, e todos os colos dos mancais e moentes das bielas são temperados por processo especial. A árvore de manivelas ou virabrequim como é popularmente dito, deve ainda ser balanceada para evitar vibrações, que afetam sensivelmente o bom funcionamento dos motores.

Árvore de manivelas com 4 cilindros em linha, com uma ordem de injeção 1-4-3-2, ou seja, a cada 180º ocorre uma combustão
Imagem 1.47 – Árvore de manivelas com 4 cilindros em linha, com uma ordem de injeção 1-4-3-2, ou seja, a cada 180º ocorre uma combustão.
Fonte: Mercedes-Benz.

1.48 – Motores eletrônicos

O CONTRAN estabeleceu requisitos de controle de emissão de poluentes através da Resolução nº 510/77, que dispõe sobre a circulação e fiscalização de veículos automotores diesel. Mais tarde foi criado o Programa de Controle de Emissões Veiculares (PROCONVE), instituído em 1986, e o Programa de Inspeção Veicular (PIV), do Departamento Nacional de Trânsito (DENATRAN) de 2004. Essas foram as primeiras medidas para o controle das emissões de poluentes.

A regulamentação brasileira segue o padrão europeu. Assim, as etapas do plano de fiscalização e controle das emissões ficaram conhecidas como EURO. As normas Euro surgiram na Europa em 1991, para o controle de emissões de gases tóxicos para a atmosfera através dos escapamentos dos veículos. Essas normas visam o controle da poluição emitida por veículos motores, que são extremamente prejudiciais ao meio ambiente.

Para controlar a emissão desses gases, em 1991 a União Europeia sugeriu várias orientações para o controle dos gases nocivos na atmosfera. Estes são os gases e partículas emitidos na atmosfera quando não há controle dos veículos:

  • Óxido de Nitrogênio (NOx).
  • Hidrocarbonetos totais (THC).
  • Hidrocarbonetos não metálicos (NMHC).
  • Monóxido de Carbono (CO).
  • Material particulado (PM).

Para atingir os níveis desejados pelo CONAMA, foi necessária a adoção de motores com gerenciamento eletrônico para garantir a diminuição das emissões de poluentes na atmosfera.

Entende-se como motor eletrônico aquele que tem como principais características o gerenciamento eletrônico da injeção de combustível e o monitoramento da interação entre o motor e o veículo. Nos motores eletrônicos, o volume de combustível injetado nos cilindros é determinado por um módulo eletrônico, que leva em conta fatores como o curso do pedal do acelerador eletrônico, a pressão atmosférica e a temperatura do líquido de arrefecimento. A injeção de combustível ocorre através do sistema Common Rail.

Para atender aos novos limites de emissões, segundo a norma Proconve P7 (Euro V), são utilizados sistemas de pós-tratamento sensíveis ao enxofre, sendo necessário um diesel com menor teor de enxofre, como o S50 (50 partes por milhão – ppm) e, posteriormente, o S10. A principal mudança do S50 para o S10 foi a redução do teor de enxofre.

Os fabricantes de veículos com motores a diesel promoveram diversas melhorias para que os resultados finais fossem melhores para os clientes. Para isso, os veículos novos contam com transmissões, motores, eixos motrizes e sistemas de arrefecimento mais eficientes, além de mapas dos sistemas de regulagem eletrônica dos motores adequadamente calibrados para a nova tecnologia.

1.49 – ECM – Engine Control Module / Módulo de Controle do Motor

O Módulo de Controle do Motor (ECM – Engine Control Module) é a central eletrônica que gerencia o funcionamento do motor. Este módulo é responsável por receber sinais dos sensores do motor e do veículo, controlar uma série de atuadores e gerenciar a injeção de combustível, dentre outra funções.

Este módulo vem instalado na lateral do motor. Sua conexão é feita através de dois conectores, conforme segue:

  • 1. Conector de 94 vias (conexão com o veículo).
  • 2. Conector de 60 vias (conexão com o sistema de injeção).
Módulo de Controle do Motor
Imagem 1.49 – Módulo de Controle do Motor. Evite aplicar jatos de água de alta pressão nestes conectores.
Fonte: Iveco Bus.

1.50 – Ordem de ignição

A ordem de ignição é a sequência das expansões que ocorrem nos cilindros do motor. Tem como objetivo o equilíbrio térmico e dinâmico do motor. O equilíbrio térmico evita que ocorra uma concentração de calor em determinada parte do motor. O equilíbrio dinâmico diminui as vibrações decorrentes das forças das expansões sobre a árvore de manivelas.

  • 4 cilindros: sequência 1-3-4-2
  • 5 cilindros: sequência 1-2-4-5-3
  • 6 cilindros: sequência 1-5-3-6-2-4

1.51 – Unidade Injetora UIS (Unit Injector System) / Injeção PDE (Pumpe-Düse-Einheit)

O sistema de Unidade Injetora UIS – também conhecido como conjunto de bomba e bico PDE – integra a bomba de alta pressão e o injetor em uma só unidade compacta para cada cilindro do motor. Cada unidade injetora está instalada no cabeçote do motor e realiza a injeção de combustível diretamente em cada cilindro. A unidade injetora inclui uma válvula eletromagnética de conexão rápida que, em comparação com a injeção de gasolina, atinge uma pressão 300 ou até 500 vezes maior e, mesmo assim, ainda garante um acionamento rápido. Essa válvula é controlada pela unidade eletrônica de comando, que determina o melhor momento, a pressão ideal e o volume exato de combustível que será injetado para cada regime de funcionamento do motor.

Unidade Injetora UIS (Unit Injector System)
Imagem 1.51 – Unidade Injetora UIS (Unit Injector System).
Fonte: Bosch.

1.52 – Unidade Injetora UPS (Unit Pump System) / Injeção PLD (Pump-Leitung-Düse)

Sistema robusto em que a bomba, o condutor de alta pressão e o injetor estão conectados em uma estrutura modular. O conjunto Bomba-Tubo-Bico PLD consegue avaliar, ao mesmo tempo e com a mesma precisão, as condições do motor e do ambiente para proporcionar um processo de injeção perfeito. O eixo de comando aciona a bomba, que está unida ao injetor através de um condutor de pressão curto. Como são utilizados injetores mecânicos muito pequenos, a bomba é ideal para cilindros com diâmetro reduzido e também para a tecnologia de injeção central com quatro válvulas. Cada bomba possui uma válvula eletromagnética que é controlada pela unidade de comando do sistema, que determina a quantidade e o tempo de injeção – calculados com precisão para cada condição de rotação e carga, garantindo o melhor funcionamento do motor.

Unidade Injetora UPS (Unit Pump System)
Imagem 1.52 – Unidade Injetora UPS (Unit Pump System).
Fonte: Bosch.

1.53 – ECU – Electronic Control Unit

O sistema de injeção eletrônica Diesel funciona com todos os componentes ligados a um módulo, considerado o cérebro do sistema. Com uma linguagem digital os sensores e atuadores trabalham para aperfeiçoar ao máximo a injeção de combustível em qualquer nível de funcionamento do motor. O sistema conta com seu principal componente denominado módulo de injeção eletrônica. Também conhecida como MCE, módulo de controle eletrônico, este componente tem um processador de alta velocidade que processa as informações vindas dos sensores e também comanda a ação dos atuadores. Um pacote de informação sobre a melhor quantidade de combustível a ser injetada, nas mais diversas condições de funcionamento do motor, está gravada em uma memória ROM Read Only Memory. Esta memória armazena dados que foram gravados na fabricação, com pastas que simulam qualquer condição de funcionamento do motor. Outro componente dentro do módulo é a memória RAM, Randon Access Memory. Este componente é uma memória volátil. Esta memória monta pastas de informação vinda de cada “ciclo de frequência de trabalho” dos sensores. O processador então compara as informações da RAM com a ROM e determina a melhor estratégia de alimentação de combustível como tempo de injeção e avanço da centelha elétrica das velas. A velocidade destas informações é praticamente instantânea, por isso, cada variação sentida pelos sensores são traduzidos em milésimos de segundos e convertidos em uma ação no motor. Um exemplo, o sensor de pressão do ar percebe a variação do mesmo no coletor de admissão, como a frequência de trabalho do processador do módulo é muito alta este já monta uma pasta com esta informação e determina que o tempo de injeção deva aumentar assim o motor ganha rotação.

1.54 – Turbocooler

O Turbocooler arrefece o ar na saída do turbo-compressor, antes do mesmo entrar nos cilindros. O motivo é o seguinte: o turbo compressor comprime o ar de admissão e ao mesmo tempo o aquece. O ar quente se expande com relação ao ar frio. O rendimento de abastecimento dos cilindros será tão maior quanto mais frio estiver o ar de admissão. O resfriamento do ar na saída do turbo compressor, influi também sobre as emissões nocivas do motor ao meio ambiente.

1.55 – Compressor do ar-condicionado

O compressor é o “coração” do sistema. Sua função é fazer com que o fluido refrigerante circule no circuito que por sua vez, absorve o calor do habitáculo e o dissipa para a parte externa do veículo.
É o compressor que faz o fluido refrigerante circular através da tubulação, passando por vários componentes, dentre eles o evaporador e o condensador.
O compressor do ar-condicionado automotivo não é movido pela eletricidade, mas sim pela rotação do motor do veículo.

Tem como finalidade comprimir o gás refrigerante do sistema que foi succionado na forma gasosa à baixa pressão, liberando-o na forma gasosa à alta pressão, através de pistões, palhetas ou espiral internos. Impulsionado através de polias tracionado por correia pelo motor do veículo.

Compressor do ar-condicionado
Imagem 1.55 – Compressor do ar-condicionado.
Fonte: Thermo King.

Função desabilitada

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