Como o movimento do motor do automóvel e transferido para as rodas?

O combustível mais utilizado atualmente no mundo inteiro é a gasolina. O motor que normalmente equipa os automóveis movidos a gasolina é o motor de combustão interna, também chamado de motor de explosão interna ou motor a explosão de quatro tempos.

Os termos “combustão” e “explosão” são usados no nome desse motor porque o seu princípio de funcionamento baseia-se no aproveitamento da energia liberada na reação de combustão de uma mistura de ar e combustível que ocorre dentro do cilindro do veículo. Esse motor também é chamado de “motor de quatro tempos” porque seu funcionamento ocorre em quatro estágios ou tempos diferentes.

Conhecer como esses estágios do funcionamento do motor de combustão interna ocorrem ajuda-nos a compreender por que é importante usar gasolinas de qualidade com alto índice de octanagem. Antes, porém, veja quais são os nomes das principais partes do motor:

Agora veja como funciona o motor de um carro e o que ocorre em cada tempo:

1º tempo: Admissão — No início, o pistão está em cima, isto é, no chamado ponto morto superior. Nesse primeiro estágio, a válvula de admissão abre e o pistão desce, sendo puxado pelo eixo virabrequim. Uma mistura de ar e vapor de gasolina entra pela válvula para ser “aspirada” para dentro da câmara de combustão, que está a baixa pressão. O pistão chega ao ponto morto inferior, e a válvula de admissão fecha, completando o primeiro tempo do motor.

2º tempo: Compressão — O pistão sobe e comprime a mistura de ar e vapor de gasolina. O tempo de compressão fecha quando o pistão sobe totalmente.

3º tempo: Explosão ou combustão — Para dar início à combustão da mistura combustível que está comprimida, solta-se uma descarga elétrica entre dois pontos da vela de ignição. Essa faísca da vela detona a mistura e empurra o pistão para baixo, fazendo com que ele atinja o ponto morto inferior.

4º tempo: Escape —A mistura de ar e combustível foi queimada, mas ficaram alguns resíduos dessa combustão que precisam ser retirados de dentro do motor. Isso é feito quando o pistão sobe, a válvula de escape abre, e os gases residuais são expulsos.

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Esquematicamente, temos:

Esse processo inicia-se novamente, e os quatro tempos ocorrem de modo sucessivo. Os pistões (carros de passeio costumam ter de quatro a seis pistões), que ficam subindo e descendo, movem um eixo de manivela, chamado virabrequim, que está ligado às rodas por motores, fazendo-as girar e, consequentemente, o carro andar.

Uma analogia que pode ajudar no entendimento desse processo é pensar em como fazemos uma bicicleta movimentar-se. Fazemos com as pernas movimentos de sobe e desce, assim como os pistões do carro. As manivelas presas aos pedais da bicicleta estão conectadas à corrente, que se movimenta e faz as rodas girarem. Algo parecido ocorre no carro: o movimento de cima para baixo dos pistões gira o virabrequim, que leva a energia mecânica até o sistema de transmissão, que, por sua vez, distribui essa energia para as rodas.

Isso nos mostra que energia química (da reação química de combustão) é transformada em energia mecânica, que, por sua vez, faz as rodas do carro movimentarem-se. A energia que faz o combustível explodir vem da bateria do automóvel. Essa corrente elétrica é amplificada pela bobina, e um distribuidor faz a sua divisão entre as velas em cada cilindro.

Além disso, a combustão é uma reação exotérmica, liberando grande quantidade de calor. Assim, é preciso que o radiador use água para resfriar o motor e garantir que ele continue funcionando.

Veja que, no 2º tempo, se a gasolina for de baixa qualidade, os seus componentes não aguentarão tamanha pressão e poderão estourar antes da hora, antes da faísca soltar da vela, que é o que acontece no próximo estágio. Isso resulta em um menor desempenho do motor, que começa a bater pino, pois a explosão ocorre de forma tumultuada.

Para entender melhor como isso ocorre, leia o texto Índice de octanagem da gasolina.

Como o motor do automóvel produz movimento?

As primeiras máquinas térmicas foram inventadas com a finalidade de retirar água das minas de carvão. A partir desse modelo de máquina térmica, hoje temos diversas delas espalhadas nos mais diversos lugares do mundo. Hoje sabemos que com o aperfeiçoamento dessas máquinas ganhamos mais conforto, dentre outras vantagens. O automóvel é um tipo aperfeiçoado de máquina térmica.

Em nosso cotidiano percebemos diversos modelos e marcas de automóveis. Essa diferença também se estende aos motores, porém, em todos eles existem peças e funções semelhantes. Em um motor à combustão, a energia química se transforma em energia mecânica e isso pode ser representado pelo movimento do pistão dentro do cilindro. Posteriormente, esse movimento é transferido às rodas. A energia mecânica é proveniente da pressão exercida por uma substância em estado gasoso no interior do cilindro.

A queima do combustível acontece no interior do cilindro, por esse motivo é que ele é denominado motor de combustão interna. Para que ocorra essa combustão, é necessária a aspiração de uma mistura de ar e combustível para dentro do cilindro, que faz um movimento de sobe e desce. Nesse momento, uma faísca dá início ao processo de queima. Os gases resultantes dessa explosão estão à alta pressão e temperatura, razão pela qual conseguem empurrar o pistão novamente para baixo.

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A combustão dos gases no interior do motor pode ser chamada de um processo contínuo. Pois, após a explosão (que faz a transformação de parte da energia interna do combustível em energia mecânica), as substâncias que restaram são retiradas para dar lugar a uma nova mistura. Por isso é que o motor do automóvel necessita de vários conjuntos de cilindro-pistão funcionando ao mesmo tempo e produzindo um movimento contínuo.

Atualmente, a maior parte dos automóveis tem motores com quatro cilindros. Em um determinado instante, cada um deles está em uma das quatro etapas do processo, trabalhando sincronizadamente. Dessa forma, sempre ocorrerá a explosão que é responsável pelo movimento.

Os motores de combustão interna têm muitas aplicações: movimentam aviões, tratores, barcos e máquinas de pequeno porte (como moedores de cana e geradores caseiros de energia elétrica). Em muitos desses motores, o combustível utilizado é o óleo diesel. Nesse caso, a vela de ignição é dispensável, porque, no momento em que o ar é aspirado e comprimido pelo pistão, injeta-se o diesel, que explode em contato com esse ar à temperatura elevada.

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