Disciplina:
Motores a Combustão Interna
Principais Componentes Móveis
Parte 2
Tucho Hidráulico
• Em alguns projetos, um dispositivo hidráulico é usado para
controlar a folga da válvula e, de fato, a folga é reduzida a zero porque o balancim é mantido em leve contato durante todo o ciclo.
• A parte hidráulica do tucho de auto-ajuste (tucho hidráulico) é mostrada abaixo.
• A válvula de esfera controla o movimento de uma pequena quantidade de óleo para dentro e para fora do tucho, da galeria de óleo principal.
• Quando o eixo comando começa a abrir a válvula, a válvula de esfera sela a câmara. Como o óleo é incompressível, a válvula começa a abrir imediatamente.
• Quando o eixo comando começa a fechar a válvula, a pressão sobre a válvula de esfera é liberada e uma pequena
quantidade de óleo entra no tucho para assumir qualquer jogo livre. O contato leve entre o balancim e a válvula é
mantido, mas não é suficiente para prejudicar o assento da válvula.
• Os tuchos hidráulicos foram introduzidos na década de 1950 como forma de tornar os motores produzidos em massa mais silenciosos, e usam pressão de óleo para eliminar as folgas provocadas por desgaste e preservar a regulagem fina do tempo de abertura e fechamento das válvulas.
• Nas últimas décadas, os balancins passaram a ser roletados (usam rolamentos), facilitando a movimentação do comando de válvulas. Os tuchos geralmente são usados porque exigem pouca manutenção e reduzem drasticamente o ruído do
motor. Além disso, os tuchos hidráulicos promovem a redução de calor e maior durabilidade do conjunto.
• Entretanto, estes dispositivos têm suas desvantagens.
• Os tuchos podem perder pressão na faixa de alta rotação RPM do motor, reduzindo a elevação das válvulas, ou ainda pode tornar-se "sobrepressurizado", tornando-se grande demais e assim impedindo que as válvulas se assentem.
• Além disso, para que a gravidade não esvazie o tucho, há uma válvula de retenção. Ocorre que, em casos de desgaste
moderado, esta válvula começa a falhar e o motor faz um característico “tec tec tec” por alguns segundos, até que o tucho seja pressurizado. Isso também pode ter relação com baixa pressão na bomba de óleo. O ideal neste caso é levar o carro em um mecânico de confiança para que o profissional faça a distinção dos problemas.
• Em carros com tuchos mecânicos (Honda Fit, City, HR-V e Civic são exemplos em 2017), o acionamento das peças é mais
barulhento e há um desgaste da superfície do tucho. • Nos Honda, a cada 40.000 km, a manutenção envolve a
abertura da tampa de válvulas para a troca da pastilha que fica acima do tucho. Essa providência preventiva corrige a folga entre os componentes e ajusta as válvulas. Como é necessário trocar a junta desta tampa, que se danifica no
momento em que abre a tampa de válvulas, o procedimento tende a ter valor elevado.
Tuchos mecânicos Honda
• A Honda diz manter os tuchos mecânicos até hoje em prol da confiabilidade. O argumento tem justificativa: tuchos
hidráulicos podem travar se a troca de óleo não for feita no tempo certo. E mais: como o óleo que circula nos tuchos é o mesmo do motor, pode acumular óleo velho mesmo após a troca do fluido que circula no motor. Para fazer a limpeza correta desses pequenos componentes, claro, é necessário desmontar todo o conjunto – operação que tem custo de mão-de-obra onerosa.
Tuchos hidráulicos GM Corsa
Pistões
• Quando o pistão está no ponto morto superior (TDC), ele atua como parte da câmara de combustão.
• Após a combustão ocorrer, a força do gás gerado é transmitida do pistão para o virabrequim, através do pino e da biela.
• A maioria dos pistões automotivos são feitos de liga de alumínio, que tem as seguintes propriedades:
1. É mais leve do que o aço ou o ferro fundido. 2. Possui boa condutividade térmica.
3. Tem boa resistência e é razoavelmente resistente ao desgaste.
4. Possui um maior coeficiente de expansão térmica do que dos cilindros de ferro fundido ou aço.
• O alto coeficiente de expansão térmica da liga de alumínio
tem um efeito considerável sobre o projeto dos pistões, que é um fator que deve ser considerado.
coroa
Saia
Canaletas
dos anéis
Alojamento do pino do pistão e da trava do pinoAlojamento do pino Alojamento da trava do pino 1º anel de compressão Anel do óleo 2º anel de compressão “Anel de fogo” – revestimento de cromo
cilindro
pistão
Temperatura de fusão
• Liga de alumínio derrete a aproximadamente 520oC e a
temperatura na câmara de combustão pode atingir 1600oC.
Este não é normalmente um problema por causa da alta condutividade térmica da liga de alumínio (Al) e do fato de que o pistão só está em contato com altas temperaturas por um curto período de tempo.
• A temperatura de trabalho da coroa do pistão está normalmente entre 200 e 300oC.
• Expansão térmica
• O coeficiente de expansão térmica da liga Al é
aproximadamente 0,000023 m/m por oC, enquanto que o do
ferro fundido é de aproximadamente 0,000011 m/m por oC.
• Assim, no caso do uso de um cilindro de ferro fundido (bloco de ferro fundido), para permitir esta diferença, o diâmetro do pistão é feito menor que o diâmetro do cilindro, quando frio. • Quando o pistão e o cilindro estão em temperatura de
trabalho, o espaço entre eles é diminuído pela maior expansão do pistão de liga de Al.
• Atualmente, a maioria dos blocos de motores automotivos, especialmente os de baixa e média potência, são feitos
Estrutura do pistão
• A tensão mecânica no pistão é maior na coroa e na região do pino, e portanto um maior volume de metal é concentrado nessas áreas para fornecer a força extra que é necessária. • Isso significa que a expansão térmica é maior em algumas
regiões do pistão do que em outras, mas os pistões são projetados para permitir isso.
Canaletas dos anéis
• A parte superior do pistão, a coroa, opera em temperaturas mais altas, e portanto o diâmetro E é consideravelmente menor do que o diâmetro interno do cilindro, de modo a permitir a expansão.
• O diâmetro C, medido na parte inferior do pistão (saia) em ângulos retos ao alojamento do pino, é maior que o diâmetro E, e assim o pistão é efetivamente afunilado ao longo do seu comprimento.
Canaletas dos anéis
• O diâmetro D, o qual é medido na saia, logo abaixo dos furos do alojamento do pino, é menor do que o diâmetro C.
• Isto ocorre para permitir uma expansão extra causada pelo metal adicional nas imediações do alojamento do pino.
• O diâmetro C é o maior diâmetro do pistão e é
consideravelmente maior do que D, o que significa que o pistão tem uma forma oval na saia.
Canaletas dos anéis
• O diâmetro C é chamado de diâmetro nominal do pistão, quando este está sendo medido para verificar a folga no
cilindro. Como norma geral, recomenda-se que a folga entre a saia do pistão e o cilindro esteja entre 0,001 e 0,002 vezes o diâmetro (p.ex.: 0,12 mm contra diâm. do cilindro de 91 mm). • Logicamente, na prática, isto sempre deve ser verificado em
relação a uma recomendação do fabricante.
Canaletas dos anéis
• A distância A, medida do centro do alojamento do pino para a parte superior da coroa do pistão, é chamada de altura de
compressão do pistão.
• Esta dimensão afeta a taxa de compressão do motor e deve ser levada em consideração quando os pistões de substituição estiverem sendo selecionados para um motor.
Canaletas dos anéis
Saia do pistão
• A figura abaixo, em (a), mostra um pistão com uma ranhura cortada em seu lado. Este tipo de pistão entra bem justo no cilindro quando este está frio e, à medida que o motor se aquece, a expansão do pistão fecha a ranhura. Este tipo de pistão é conhecido como um pistão de saia fendida, e é projetado para reduzir o ruído mecânico.
Saia fendida
Material removido
Lado de maior atrito, lado de empuxo
• Em (b), a figura mostra um pistão cuja parte da saia é
removida para aliviar o peso do componente, assim como reduzir a área em contato com a parede do cilindro.
Saia dividida
Material removido
Lado de empuxo principal
• O ângulo como o qual a biela está alinhada quando a alta pressão da combustão é aplicada ao pistão faz com que este seja
empurrado forte contra a parede do cilindro.
• A seta na figura ao lado mostra a direção da reação da parede do cilindro a este impulso. Com o tempo, esta ação leva ao
desgaste na parte superior do cilindro. Lado de empuxo principal desgaste Sem desgaste Seção de um cilindro Lado de empuxo principal
