Por Dentro Dos Motores Automotivos: Como Eles Funcionam

Como engenheiro, você sabe que todo feito tecnológico impressionante é possível graças a um complicado sistema de peças que funcionam perfeitamente juntas.

O motor automotivo, que usa combust√≠vel para mover carros, avi√Ķes, tratores, √īnibus e motocicletas, pode ser o melhor exemplo disso.

Seja você um estudante de engenharia ou um profissional experiente, aprenderá algo novo sobre essa importante tecnologia e sobre as mentes brilhantes que a tornaram possível.

Então aperte o cinto e junte-se a nós neste passeio educacional pelo coração do motor automotivo!

Introdução aos motores automotivos

Definição formal:

A m√°quina consumidora de combust√≠vel que fornece a for√ßa motriz para autom√≥veis, avi√Ķes, tratores, √īnibus e motocicletas e √© transportada no ve√≠culo.

Então, se você quer economizar dinheiro com gasolina, a melhor coisa que podemos dizer é apenas tirar o motor do carro. Estou brincando!

Um motor é uma máquina complicada que gira as rodas de um carro, transformando o calor da queima da gasolina em força. O que dá velocidade a algo.

Um ciclo de combustão de quatro tempos é usado para transformar a gasolina em movimento em um motor de combustão interna, que é o tipo mais comum de motor.

Este ciclo tem quatro partes: admiss√£o, compress√£o, queima e exaust√£o.

Tipos de motores

Existem diferentes tipos de motores, como motores em linha com quatro cilindros ou motores em V com seis ou oito cilindros.

O layout do motor determina seu tamanho, quão bem ele funciona e quanta potência ele tem.

Os motores em linha s√£o menores que os motores em V, que s√£o mais longos e mais complicados.

Componentes principais

O bloco de cilindros, o cabeçote e o cárter são as partes mais importantes do motor de um automóvel.

O cora√ß√£o do motor √© o bloco de cilindros, que geralmente √© feito de ferro ou liga de alum√≠nio. Possui cilindros que seguram os pist√Ķes, que sobem e descem para gerar energia.

A c√Ęmara de combust√£o tamb√©m est√° no bloco de cilindros. √Č onde o combust√≠vel e o ar se misturam para fazer a combust√£o.

A cabeça do cilindro fica no topo do bloco de cilindros. Tem uma vela de ignição, árvores de cames e válvulas.

As √°rvores de cames controlam como as v√°lvulas abrem e fecham, o que controla quanto combust√≠vel, ar e gases de escape entram e saem da c√Ęmara de combust√£o.

A vela de ignição acende a mistura de combustível e ar para que a combustão possa acontecer.

O cárter geralmente é feito de ferro fundido e fica na parte inferior do motor.

Ele cont√©m pe√ßas como pist√Ķes, virabrequim, √°rvores de cames, corrente de distribui√ß√£o, c√°rter de √≥leo, filtro de √≥leo e assim por diante. Juntas, essas pe√ßas transformam combust√≠vel em movimento.

Quando um carro é desligado, o motor de partida dá ao pistão a força necessária para se mover para baixo.

Melhorias em motores de combust√£o

Nos √ļltimos anos, houve melhorias na tecnologia do motor, como inje√ß√£o direta de combust√≠vel, turboalimenta√ß√£o e distribui√ß√£o vari√°vel de v√°lvulas.

Por causa dessas mudanças, o carro consome menos gasolina, tem mais potência e emite menos poluição.

Vídeo: Como funciona?

Dica: Ative o bot√£o de legenda se precisar. Escolha ‚Äútradu√ß√£o autom√°tica‚ÄĚ no bot√£o de configura√ß√Ķes, se voc√™ n√£o estiver familiarizado com o idioma ingl√™s. Pode ser necess√°rio clicar primeiro no idioma do v√≠deo antes que seu idioma favorito fique dispon√≠vel para tradu√ß√£o.

Tipos de motores automotivos

Existem diferentes tipos de motores usados ‚Äč‚Äčem carros, que podem ser agrupados por duas coisas: o tipo de combust√≠vel e a configura√ß√£o do motor (n√ļmero de cilindros) (configura√ß√£o dos cilindros).

Motores a gasolina e diesel são os tipos mais comuns de motores de automóveis, mas há outras coisas que diferenciam um motor do outro.

  • Motores retos ou em linha.

Todos os cilindros em um motor reto/em linha est√£o alinhados, voltados para cima e geralmente perpendiculares ao carro.

Este é o layout mais comum para hatchbacks familiares e carros menores.

  • Separa√ß√£o.

Os motores planos t√™m dois bancos de cilindros em cada lado de um √ļnico virabrequim.

  • Motores V.

Os cilindros em um motor em V s√£o montados em dois bancos separados que formam um V ao redor do virabrequim.

  • Motores W.

Os motores W têm três fileiras de cilindros que formam um W ao redor do virabrequim.

A maneira como os cilindros são configurados também pode ser diferente.

Os carros pequenos têm motores de três cilindros, mas os turbocompressores tornaram possível colocá-los também em hatchbacks familiares maiores.

Motores de seis cilindros s√£o geralmente encontrados em carros esportivos e carros de alto desempenho. Eles podem ser configurados em V ou em linha reta.

Supercarros e sedãs de luxo têm motores com oito ou mais cilindros, como V8s, V10s e V12s.

Alguns dos carros mais sofisticados do Grupo Volkswagen têm motores W12.

Motores a gasolina e diesel

Em aplica√ß√Ķes automotivas, as principais diferen√ßas entre motores a gasolina e a diesel s√£o como a energia √© produzida, o tipo de combust√≠vel usado, efici√™ncia t√©rmica, expectativa de vida, rota√ß√Ķes por minuto (RPM) e torque.

  • Motores a gasolina.

A combustão por ignição é usada em motores a gasolina para misturar gás e ar antes de comprimi-lo e acendê-lo.

Na maioria das vezes, os motores a gasolina têm RPMs mais altos do que os motores a diesel, mas têm menos torque.

  • Motores a diesel.

Antes de injetar combustível no ar, os motores a diesel o comprimem, o que torna o motor mais eficiente termicamente e com maior probabilidade de durar mais.

Como o diesel tem uma densidade de energia maior que a gasolina, os motores a diesel usam menos combustível do que os motores a gasolina.

A forma como esses diferentes tipos de motores s√£o usados ‚Äč‚Äčnos carros mudou ao longo do tempo e depende de como o carro deve ser usado, de qu√£o bem ele precisa funcionar e de quanto combust√≠vel precisa usar.

Expans√£o da Ind√ļstria Automobil√≠stica

O desenvolvimento do motor automotivo

Durante a Revolu√ß√£o Industrial, o crescimento da ind√ļstria automobil√≠stica e a necessidade de motores com maior pot√™ncia levaram √† cria√ß√£o dos motores de combust√£o interna (ICEs).

Esses motores foram originalmente feitos para funcionar com combustíveis líquidos, mas foram alterados para que pudessem funcionar com gasolina.

Nos anos 1900, foram fabricados motores de dois e quatro tempos e tornou-se possível fabricar muitos carros ao mesmo tempo.

Melhorias na convers√£o de combust√≠vel l√≠quido e redu√ß√£o de emiss√Ķes

Os engenheiros criaram maneiras de transformar combustíveis líquidos em vapores para que pudessem ser usados. Isso melhorou a eficiência de combustível e a potência do motor.

Para resolver o problema da poluição dos carros, também foram feitos sistemas computadorizados de gerenciamento de motores.

As emiss√Ķes ICE de poluentes de crit√©rios como √≥xidos de nitrog√™nio (Nox) e material particulado (PM) foram reduzidas em mais de 99% gra√ßas √† pesquisa e desenvolvimento nos √ļltimos 30 anos.

Pesquisa e desenvolvimento avançados de motores de combustão

Hoje, as pessoas est√£o tentando fazer com que os motores de combust√£o interna funcionem melhor e sejam melhores para o meio ambiente.

A pesquisa e o desenvolvimento de motores de combustão avançados concentram-se em novas tecnologias, como ignição por compressão de carga homogênea (HCCI) e motores de pistão oposto (OPE), além de tornar os powertrains mais elétricos e híbridos.

Embora o n√ļmero de ve√≠culos el√©tricos esteja crescendo, os ICEs ainda s√£o importantes para a ind√ļstria de transporte e ser√£o usados ‚Äč‚Äčpor muito tempo.

Tamanho do motor automotivo e fluxo de ar

A maioria dos motores de automóveis é medida em litros, que é o volume total de todos os seus cilindros.

Se você aumentar o motor, às vezes ele pode gerar mais potência e torque, mas nem sempre é o caso.

Detecção de fluxo de ar em motores automotivos

O medidor de palhetas e o fio quente s√£o as duas maneiras mais comuns de um motor medir a quantidade de ar que est√° entrando.

Uma palheta de ar carregada por mola conectada a um resistor variável é usada pelo medidor de palhetas para medir a quantidade de ar que entra no motor.

O sensor de fluxo de ar de massa de fio quente, por outro lado, usa um fio resistivo que pende no fluxo de ar e é aquecido a uma determinada temperatura

O ar que entra resfria o fio, o que altera a corrente elétrica de maneira proporcional à quantidade de ar que passa.

O sensor de vórtice Kármán, por outro lado, não é uma forma de medir o fluxo de ar que entra em um motor de carro.

Em vez disso, é uma maneira de medir a velocidade do fluxo de ar causando vórtices no fluxo de ar e medindo as mudanças na pressão causadas pelos vórtices.

Manutenção de motores automotivos

Filtros de óleo do motor

Os filtros de óleo do motor são uma parte importante para garantir que o motor de um carro funcione bem.

Eles trabalham para remover sujeira, óleo e partículas de metal do óleo. Isso permite que o óleo flua suavemente, limpa o óleo e protege as peças metálicas.

Preço, design, construção e atenção aos detalhes são coisas importantes a serem consideradas ao escolher um filtro de óleo do motor.

Sistemas de gerenciamento de motores automotivos

Existem muitas maneiras de ajustar e alterar um sistema de gerenciamento do motor para melhorar seu desempenho.

Algumas maneiras de alterar os sistemas são recalibrar os ECMs de fábrica, ajustar com piggybacks, interceptores e outras peças extras e projetar, modificar e construir coletores de admissão.

Sistemas de gerenciamento de motor program√°veis ‚Äč‚Äčseparadamente tamb√©m podem ser usados ‚Äč‚Äčpara alterar o funcionamento de um motor.

Para obter o melhor desempenho, √© importante fazer altera√ß√Ķes de forma segura e confi√°vel.

Antes de fazer altera√ß√Ķes no sistema de gerenciamento do motor, voc√™ deve conversar com um especialista ou ler sobre o assunto.

Horas do motor

As horas do motor s√£o o n√ļmero de horas que um motor est√° funcionando desde que foi fabricado pela primeira vez, mesmo quando o ve√≠culo n√£o est√° em movimento.

Essa m√©trica √© √ļtil para medir o desgaste de ve√≠culos comerciais, especialmente para acompanhar o tempo de marcha lenta, uma vez que o od√īmetro n√£o registra a quilometragem quando um ve√≠culo usa um PTO para ficar parado por horas todos os dias.

As horas do motor também podem ser usadas para planejar a manutenção preventiva e descobrir quanto um veículo foi usado.

A relação entre as horas do motor e a quilometragem pode ser usada para fazer um plano completo de substituição de veículos, melhorar os cronogramas de manutenção e acompanhar o desempenho de uma frota.

Os motores modernos t√™m uma pe√ßa chamada m√≥dulo de controle do motor (ECM) que conta o n√ļmero de vezes que o motor gira e quanto tempo leva cada volta.

Módulos de controle de motores automotivos

Os módulos de controle do motor automotivo (ECMs) usam uma série de medidas de segurança para garantir que funcionem corretamente e evitar que as pessoas mexam com eles.

Por exemplo, eles incorporam mecanismos de seguran√ßa e hardware de verifica√ß√£o, usam padr√Ķes de seguran√ßa automotiva como SAE J3061 e ISO/SAE 21434 e passam por processos de verifica√ß√£o.

Os ECMs tamb√©m podem ser protegidos usando verifica√ß√Ķes de plausibilidade para encontrar sinais que foram falsificados ou alterados.

Isso √© feito comparando os valores do sensor com os valores conectados para garantir que estejam corretos. Isso torna mais dif√≠cil para pessoas mal-intencionadas fazer altera√ß√Ķes no ECM.

Por fim, os ECMs modernos são feitos com peças de computador, como microprocessadores, que podem receber, interpretar e atuar rapidamente nas entradas do sensor. Isso ajuda a garantir que o sistema funcione corretamente.

A EPA tem uma pol√≠tica em vigor para garantir que as proibi√ß√Ķes da Lei do Ar Limpo sobre adultera√ß√£o e dispositivos manipulados no mercado de reposi√ß√£o sejam seguidas.

Essas proibi√ß√Ķes duram toda a vida √ļtil de um ve√≠culo, tornam ilegal para os revendedores vender ve√≠culos adulterados que j√° est√£o na estrada e exigem inspe√ß√Ķes regulares dos ve√≠culos para garantir que os sistemas de diagn√≥stico de emiss√Ķes a bordo estejam funcionando corretamente.

Os sintonizadores, que são produtos que alteram uma ECU, podem ser dispositivos de manipulação de pós-venda ilegais, e usá-los ou colocá-los pode ser adulteração ilegal.

Casos de uso

Tarefa:Descrição:
Autom√≥veis e outros ve√≠culosCarros, caminh√Ķes e √īnibus s√£o os locais mais comuns onde os motores automotivos s√£o usados. Esses motores fornecem ao ve√≠culo a pot√™ncia necess√°ria para seguir em frente. Eles s√£o uma parte importante do transporte moderno.
Propuls√£o de AeronavesOutro local importante onde os motores dos carros s√£o usados ‚Äč‚Äč√© nos avi√Ķes, onde fornecem o impulso necess√°rio para a decolagem e o voo. A maioria dos motores de avi√£o s√£o mais potentes e eficientes do que os motores de carros porque precisam ser capazes de criar mais sustenta√ß√£o e superar a resist√™ncia do ar.
Equipamento Agr√≠colaMotores de carros s√£o frequentemente usados ‚Äč‚Äčem tratores e outros tipos de equipamentos agr√≠colas. Esses motores devem ser fortes e duradouros o suficiente para lidar com as cargas pesadas e o trabalho √°rduo que acompanham a agricultura.
Gera√ß√£o de energiaH√° momentos em que os motores dos carros tamb√©m podem ser usados ‚Äč‚Äčpara gerar energia. Na maioria das vezes, esses motores s√£o usados ‚Äč‚Äčem grupos geradores, que s√£o usados ‚Äč‚Äčpara alimentar resid√™ncias e empresas quando h√° falta de energia.
Propuls√£o Mar√≠timaBarcos e outros tipos de embarca√ß√Ķes tamb√©m podem ser movidos por motores de autom√≥veis. Os motores mar√≠timos geralmente s√£o feitos para durar mais e resistir √† corros√£o melhor do que os motores de autom√≥veis, porque precisam trabalhar no ambiente mar√≠timo hostil.
corridaOutra maneira de usar os motores dos carros é nas corridas, onde eles alimentam carros de alto desempenho que podem ir muito rápido. A maioria dos motores de corrida é ajustada para tirar o máximo proveito deles e pode produzir muito mais potência do que um motor de carro comum.
Cortadores de grama e outras ferramentas pequenasFinalmente, os motores dos carros tamb√©m podem ser usados ‚Äč‚Äčpara acionar cortadores de grama, motosserras e outras pequenas ferramentas. Na maioria das vezes, esses motores n√£o s√£o t√£o fortes quanto seus equivalentes maiores, mas ainda precisam ser confi√°veis ‚Äč‚Äče eficientes o suficiente para lidar com o uso di√°rio.

Referências:

https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863

Conclus√£o

Em conclusão, o motor do carro é uma incrível peça de tecnologia que mudou a maneira como viajamos e vivemos.

Os engenheiros estiveram na vanguarda da fabricação dessas máquinas incríveis, desde os primeiros motores de combustão interna até os mais avançados híbridos e powertrains elétricos de hoje.

Mas o motor do carro também é um símbolo de algo mais profundo: nosso desejo natural de ultrapassar os limites do que é possível, romper barreiras e sonhar com um amanhã melhor.

Ao olharmos para o futuro, fica claro que o motor automotivo continuar√° a ser uma parte importante de nossas vidas.

√Č o motor que move os carros que nos levam ao trabalho, escola e outros lugares.

Mas também é um lembrete de quão poderosa é a criatividade humana, de como as pessoas estão dispostas a experimentar coisas novas e de quanto a mente humana pode fazer.

Portanto, da próxima vez que ligar o carro, pare um momento para pensar na incrível engenharia que torna tudo isso possível e lembre-se de que as possibilidades são realmente infinitas.

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