Como Funcionam os Motores?

Quem quando criança ou até mesmo depois de já ter dirigido um carro, não se perguntou: "mas como que o motor funciona?". Isso é muito comum no funcionamento do carro, não só no motor. Como grande parte dos processos do carro acontece embaixo de tampas, dentro de peças de metais, atras de painéis, as pessoas mais leigas mal sabem o que realmente acontece no veiculo quando se acelera, se freia ou até mesmo se vira o volante.

Tudo no carro é muito complexo, envolve muitos conceitos de física, e tudo que está no carro tem uma função e está ali por algum motivo, mesmo que você não saiba qual. Vou trazer uma série de posts para tentar explicar como funciona um veiculo por baixo do capô, dos painéis e do assoalho.

Hoje falarei do motor, a parte fundamental do carro, sem motor um automóvel não é automóvel, seria apenas uma carcaça com rodas, que não sairia do lugar, ao menos se fosse empurrado ou estivesse numa ladeira.

Aonde Tudo Começou

Os carros sempre utilizaram motores de combustão interna, que foi inventado em 1826 por Samuel Morey nos Estados Unidos. Porém os automóveis utilizam motores de quarto tempos (admissão, compressão, explosão e exaustão) que foi inventado em 1867 por Nicolaus Otto, Gottlieb Daimler e Wilhelm Maybach.

Esses motores de combustão interna foram relacionados aos carros pela sua versatilidade, potencia que produzia e por poder ser produzido em série o que reduziria os custos.

Por Dentro de um Motor

Para começar, precisamos ter a consciência de que um motor de combustão interna precisa de duas matérias fundamentais para o seu funcionamento, são elas: ar e combustível. Tendo isso em mente, explico que o combustível (gasolina ou alcool) precisa de ar para entrar em combustão.

Antes de explicar o funcionamento dos ciclos de um motor, precisamos saber como é um motor por dentro, quais são as peças e quais suas funções.

É isso que você acharia caso abrisse o motor do seu carro. A imagem mostra bem as partes e as peças de um motor. Vocês podem ver o pistão, que passa por dentro do cilindro ou câmara de explosão. Obviamente carros possuem motores com mais de um cilindro. Carros populares tem normalmente 4 cilindros.

Vamos detalhar melhor cada parte do motor que vemos na imagem:

Válvulas de admissão -São pequenas varetas responsáveis por injetar ar e combustível para que os pistões façam o trabalho da combustão. E após isso servem também para retirar os gases da combustão do cilindro.

Comando de Válvula - É aquela pequena peça pintada de azul na imagem. Ela controla o ciclos de abertura e fechamento das válvulas.

Vela - Ela é responsável por produzir a faísca que causará a explosão no cilindro.

Pistão - Ele é o responsável pela compressão da mistura de ar e combustível.

Biela - É a peça que prende o pistão no virabrequim, Essa peça é fundamental pois é ela que transfere a energia gerada pela explosão da mistura para o virabrequim.

Virabrequim - É a peça fundamental do motor, ele que faz os pistões subirem e descerem, e é o virabrequim que transforma a rotação do motor em força que faz com que as rodas girem.

Cárter - É um recipiente que fica embaixo do virabrequim, ele é responsável por armazenar óleo para lubrificar o motor e impeça que o motor fique seco.

Antes de continuarmos preciso mostrar que o conjunto do virabrequim, biela e pistão são muito importantes. Eles agem juntamente, e são eles que produzem o movimento para que os ciclos do motor ocorram.

É assim que o conjunto dessas três peças são montadas, e esse é o movimento que elas fazem dentro do motor. Se observarmos o virabrequim tem diferentes níveis, isso é fundamental para o que veremos a seguir, os ciclos.

Vamos Ligar o Motor!

Bom até agora vimos como é um motor por dentro, mas isso tudo com ele parado, pois no memento que ligamos ele, varias coisas acontecem ao mesmo tempo, e é isso que faz o carro funcionar.

Como já havia falado antes, os motores de combustão interna funcionam com o principio de quatro tempos, são eles:

1° - Admissão: O momento aonde a válvula de admissão se abre e a mistura de ar e combustível entram no cilindro.
2° - Compressão: Momento em que a mistura já está no cilindro e o virabrequim empurra o pistão para cima comprimindo a mistura.
3° - Explosão - Instante aonde a vela entra em ação, ela produz a faísca que causa a explosão da mistura e empurra o pistão novamente para baixo.
4° - Exaustão - Momento aonde a válvula de escape se abre, e o virabrequim empurra o pistão novamente para cima expelindo pela válvula os gases da combustão que serão levados pelo escapamento até saírem do carro.

A animação ajuda bastante a entender. O motor consiste desses quatro ciclos. Como falei, os carros normalmente possuem 4 cilindros, isso quer dizer que são 4 vezes esse processo, mas eles ocorrem um de cada vez, vou explicar melhor.

Lembram dos níveis do virabrequim que eu falei? É agora que eles entram, como eu acabei de falar, os ciclos acontecem em cada pistão separadamente, nenhum dos pistões estará no mesmo ciclo que o outro ao mesmo tempo, isso quer dizer que no momento que um pistão estiver fazendo a admissão, outro estará fazendo a compressão da mistura, o outro a explosão, e o outro a exaustão. Assim não é desperdiçada nenhuma energia, e todo o movimento que o virabrequim faz o motor aproveita.

A animação está meio rápido  mas dá pra entender o que acabei de falar, que cada cilindro está sempre num ciclo diferente do outro. Quando um deles está no ciclo da explosão que faz com que o pistão seja jogado para baixo, um outro sobe, isso porque todos estão ligados no virabrequim, que está sempre girando e movimentando os pistões. 

É isso que acontece quando o motor está funcionando, e ele faz esses ciclos milhares de vezes em pouco tempo. Quando você está andando e o carro está com uma rotação de 3 mil giros por minuto, isso quer dizer que o virabrequim vai girar 3 mil vezes em 1 minuto. Então por isso o motor faz esse processo muitas e muitas vezes enquanto andamos com ele.

Toda essa rotação que o virabrequim faz é transmitida para a caixa de marcha que transmite a potencia para os eixos e fazem as rodas rodarem. Quanto mais se pisa no acelerador, mais ar e combustível irão entrar no motor, fazendo com que o virabrequim gira mais vezes e com que mais ciclos ocorram em menos tempo, obviamente fazendo o carro ir mais rápido.

Tipos de Motor

Isso tudo que eu expliquei até agora é o principio básico de um motor de combustão interna. Todos eles possuem esses quatro ciclos e os mesmo processo. O que muda são os números de cilindros que podem ser de 4, 5, 6, 8, 10 e 12.

Porém existem os motores em linha, em V, motores boxer e motores Wankel, vamos ver todos eles.

Motores em Linha

Eles são motores que possuem os cilindros dispostos um ao lado do outro. Carros populares possuem motores em linha de 4 cilindros. Porém existem motores em linha de até 8 cilindros. Hoje em dia não fazem motores com mais de 5 cilindros em linha, pois ele acaba ocupando muito espaço e não é vantajoso.

Motores em V

Os motores em V são utilizados em carros com mais potencia. Isso porque eles podem possuir mais cilindros em um espaço menos, justamente porque os cilindros são dispostos em dois lados, um na diagonal do outro. Motores em V tem um som diferente dos demais e normalmente possuem de 6 a 12 cilindros e por isso esse motor é essencialmente usado em esportivos.

Motores Boxer

Esse tipo de motor tem os cilindros dispostos na transversal, seria como dois motores em linha postos um embaixo do outro e virados de lado. Atualmente eles são usados pela Subaru e pela Porsche mas já foram usados por inúmeras montadoras. Motores Boxer possuem um som altamente característico, alto e grave.

Motores Wankel

Esse tipo de motor é o mais complexo de combustão interna. Mas hoje em dia nenhuma montadora mais usa esse tipo de motor. Ele é bem diferente dos demais, pois usa uma câmara em formato oval, aonde uma peça triangular, que faz o papel do pistão, fica girando em torno de um eixo. Isso faz com que a peça triangular fique girando dentro da câmara e em certos momento exista uma vedação completa de uma área. os ciclos são os mesmos dos motores normais.

Então é Assim?

Sim, são assim que os motores funcionam, simples e complicado ao mesmo tempo, e são esses os tipos de motores de combustão interna usados nos carros. Pode até ser confuso se você ler apenas uma vez, mas caso não tenha entendido muito bem, leia de novo, realmente não é tão simples de entender o que acontece dentro do motor, ainda mais porque tudo isso dito aqui acontece numa velocidade muito grande em tempo real.

Hoje eu expliquei apenas o funcionamento interno do motor, ainda falta mostrar algumas coisas que o carro faz para que toda essa potencia que o motor gera vá para as rodas e faça o carro andar. Vou explicar o funcionamento da caixa de marcha e da embreagem em outro post.

Assim o post vai terminando, agora vocês sabem o que acontece quando aceleramos o carro e ele começa a fazer um som mais alto e o carro vai ganhando velocidade. Fiquem no aguardo dos próximos posts explicativos sobre o que acontece no carro que não conseguimos ver.