Yamaha - Motores de Popa 4 Tempos

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(2)

(3)

PREFÁCIO

A Divisão

A Divisão de Serv

de Serviços Náuticos Y

iços Náuticos Yamaha publicou este

amaha publicou este texto de treinamento.

texto de treinamento.

Ele foi compilado e

Ele foi compilado e feito para as

feito para as aulas de treinamento YT

aulas de treinamento YTA Bronze e

A Bronze e será

será

uma grande ferramenta quando você iniciar seu treinamento YTA ou as aulas

de certificação YTA Bronze.

Texto de Treinamento YT A Bronze

O QUE NÓS

APRENDEMOS NO

V

VOL

OL

OLUME

OL

UME

INTRODUÇÃO

Os motores de 4 tempos (ciclos) possuem Os motores de 4 tempos (ciclos) possuem uma extensa história ao longo de uma uma extensa história ao longo de uma

centena de anos desde o início da utilização centena de anos desde o início da utilização prática e ainda estão se desenvolvendo. A prática e ainda estão se desenvolvendo. A YAMAHA, fabricante de motocicletas, possui YAMAHA, fabricante de motocicletas, possui uma história de 45 anos de desenvolvimento uma história de 45 anos de desenvolvimento e teste de motores 4 tempos para e teste de motores 4 tempos para motocicle- motocicle-tas e motores de uso náutico movidos a diesel tas e motores de uso náutico movidos a diesel e a gasolina, incluindo ambos os tipos de e a gasolina, incluindo ambos os tipos de motor de centro e motor de popa. Este texto motor de centro e motor de popa. Este texto pode ajudá-lo a compreender e aprender os pode ajudá-lo a compreender e aprender os recursos específicos destes produtos e a recursos específicos destes produtos e a adquirir as habilidades e o conhecimento adquirir as habilidades e o conhecimento necessário para as atividades de vendas e necessário para as atividades de vendas e serviços.

(4)

CAPÍTULO 1

SINCRONIZAÇÃO DE

OPERAÇÃO

OPERAÇÃO DAS VÁL

DAS VÁLVULAS

VULAS

P

PARA MOTORES DE

ARA MOTORES DE 4 CICL

4 CICLOS

OS

INTRODU INTRODUÇÃOÇÃO ... 1-11-1 O QUE NÓS APRENDEMOS NO O QUE NÓS APRENDEMOS NO CAPÍTULO...1-1 CAPÍTULO...1-1 O QUE É

O QUE É O MOTO MOTOR?OR? ...1-11-1 MO

MOTOR TOR TÉRMTÉRMICOICO ... 1-11-1 MOT

MOTOR OR A A GASOLINAGASOLINA ... 1-21-2 OPERAÇÃO DOS MOTORES

OPERAÇÃO DOS MOTORES 4

4 TEMPOSTEMPOS... 1-21-2 SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS

VÁL

VÁLVULAS DO MVULAS DO MOTOTOR 4 OR 4 TEMPOSTEMPOS ... 1-41-4 OPERAÇÃO DOS MOTORES

OPERAÇÃO DOS MOTORES 2

2 TEMPOSTEMPOS... 1-51-5 SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO

SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS DO MOTOR DAS VÁLVULAS DO MOTOR 2

2 TEMPOSTEMPOS... 1-61-6 COMPARAÇÃO ENTRE MOTORES 2

COMPARAÇÃO ENTRE MOTORES 2 TEMPO

TEMPOS S E E 4 TEMP4 TEMPOSOS ... 1-71-7 INTRODUÇÃ

INTRODUÇÃOO ...1-71-7 COMP

COMPARAÇÃO DE ARAÇÃO DE RECURRECURSOSSOS ... 1-81-8 DESCRIÇÃO

DESCRIÇÃO ... 1-11-122 GRADES

GRADES DE DE PRODUTPRODUTOSOS ... 1-121-12 COMPARAÇÃO ENTRE MOTORES

COMPARAÇÃO ENTRE MOTORES 4 TEMPOS E 2 TEMPOS NA MESMA 4 TEMPOS E 2 TEMPOS NA MESMA CA

CATEGORIATEGORIA ... 1-11-122 TIPOS E RECURSOS DA DISPOSIÇÃO

TIPOS E RECURSOS DA DISPOSIÇÃO DOS

DOS CILINDROS...CILINDROS... 1-11-133 MAIOR DESEMPENHO DO MOTOR

MAIOR DESEMPENHO DO MOTOR E MA

E MAIOR IOR NÚMNÚMERO ERO DE CDE CILINILINDRODROSS .... 1-131-13 TIPOS E RECURSOS DA DISPOSIÇÃO TIPOS E RECURSOS DA DISPOSIÇÃO

DOS CIL

DOS CILINDROSINDROS ... 1-11-155 TIPOS E RECURSOS DOS MECANISMOS TIPOS E RECURSOS DOS MECANISMOS DE

DE VÁLVÁLVULASVULAS ... 1-161-16 DESENVOLVIMENTO DOS

DESENVOLVIMENTO DOS MECA

MECANISMNISMOS OS DE VÁLDE VÁLVULAVULASS ... 1-11-166 TIPOS DE MECANISMOS DE

TIPOS DE MECANISMOS DE VÁL

VÁLVULAS E SEUVULAS E SEUS RECURSS RECURSOSOS ... 1-161-16 DISPOSIÇÃO D

DISPOSIÇÃO DAS AS VÁLVÁLVULASVULAS ... 1-201-20

COMPARAÇÃO ENTRE MOTOR DE COMPARAÇÃO ENTRE MOTOR DE AU

AUTOMÓVEL E MOTOMÓVEL E MOTOR DE POPTOR DE POPAA ... 1-341-34 COMPARAÇÃO DA CONSTRUÇÃO

COMPARAÇÃO DA CONSTRUÇÃO COM O MOTOR A

COM O MOTOR AUTOMOUTOMOTIVO...TIVO... 1-341-34

CAPÍTULO 2

UNIDADE DE POTÊNCIA

INTRODUÇ INTRODUÇÃOÃO ... 2-12-1 O QUE NÓS APRENDEMOS NO O QUE NÓS APRENDEMOS NO CAPÍTULO...2-1 CAPÍTULO...2-1 ESTRUTURA DO CORPO PRINCIPAL DO ESTRUTURA DO CORPO PRINCIPAL DO MOTOR

MOTOR ... 2-12-1 MO

MOTOTOR A GASOR A GASOLINA DLINA DE 4 TEE 4 TEMPOSMPOS ... 2-12-1 MO

MOTOTOR A GASOR A GASOLINA DLINA DE 2 TEE 2 TEMPOSMPOS ... 2-12-1 SISTEM

SISTEMA A DE DE ADMIADMISSÃO/SSÃO/ESCAESCAPEPE ... 2-22-2 PAPEL DO COLETOR DE ADMISSÃO/ PAPEL DO COLETOR DE ADMISSÃO/

ESCAPE

ESCAPE ... 2-22-2 GÁS

GÁS DE DE ESCAPEESCAPE... 2-42-4 PROCESSO DE PRODUÇÃO DOS

PROCESSO DE PRODUÇÃO DOS GASES DE

GASES DE ESCAESCAPEPE ... 2-42-4 SUBSTÂNCIAS NOCIVAS CONTIDAS

SUBSTÂNCIAS NOCIVAS CONTIDAS NOS GASES DE ESCAPE

NOS GASES DE ESCAPE... 2-62-6 A BUSCA DO ESCAPAMENTO A BUSCA DO ESCAPAMENTO LIMPO LIMPO ... 2-82-8 RECIRCULAÇÃO DE EMISSÕES DA RECIRCULAÇÃO DE EMISSÕES DA CARC

CARCAÇA DO AÇA DO MOMOTOTORR ...2-12-100 CONTROLE DO GÁS BLOWBY

CONTROLE DO GÁS BLOWBY (EMISSÃO DA CARCAÇA (EMISSÃO DA CARCAÇA DO

DO MOTMOTOR)OR)... 2-102-10 VÁLVULAS E MECANISMO DE

VÁLVULAS E MECANISMO DE CONTR

CONTROLE OLE DDAS VÁLAS VÁLVULASVULAS ... 2-12-111 ESTR

ESTRUTURA UTURA DA DA VÁLVÁLVULAVULA ... 2-112-11 COMPONENTES E ACESSÓRIOS

COMPONENTES E ACESSÓRIOS DAS

DAS VÁLVÁLVULASVULAS ... 2-122-12 MANUTENÇÃ

MANUTENÇÃO DAS VÁLO DAS VÁLVULASVULAS... 2-132-13 RO

ROTTAÇÃO DA AÇÃO DA VÁLVÁLVULAVULA ... 2-142-14 TURBILHÃO

TURBILHÃO ... 2-12-144 EIXO

EIXO COMANDCOMANDOO ... 2-12-155 EIXO COMANDO

EIXO COMANDO ...2-12-155 ÁRV

ÁRVORE ORE DE DE MANIVELASMANIVELAS ... 2-162-16 DIFERENÇA DE NATUREZA ENTRE

(5)

CAPÍTULO 4

SISTEMA DE COMBUSTÍVEL

INTRODUÇÃO ... 4-1 O QUE NÓS APRENDEMOS NO

CAPÍTULO...4-1 GASOLINA ISENTA DE CHUMBO ... 4-1

TIPOS DE GASOLINA ...4-1 CARBURADOR ... 4-1 BOMBA DE ACELERAÇÃO ... 4-1

CAPÍTULO 5

SISTEMA ELÉTRICO

INTRODUÇÃO ... 5-1 O QUE NÓS APRENDEMOS NO CAPÍTULO...5-1 SISTEMA DE ALARME ... 5-1 CONTROLE DA PRESSÃO DO ÓLEO... 5-1 TIPOS DE CASQUILHOS DE MANCAL ... 2-17 VIDA ÚTIL DO CASQUILHO... 2-18 SELEÇÃO DE TAMANHO ...2-18 VERIFICAÇÃO DA FOLGA DE LUBRIFICAÇÃO ... 2-18 BALANCEIRO DO PISTÃO ...2-19 CONTRA-BALANCEIRO ... 2-19 SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO

DAS VÁLVULAS PARA MOTORES

DE 4 CICLOS ... 2-19 AJUSTE DA SINCRONIZAÇÃO DE

OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS ... 2-19 FOLGA DA VÁLVULA ... 2-20 PISTÃO E ANEL DO PISTÃO ... 2-21 PISTÃO ... 2-21 ANEL DO PISTÃO ... 2-22 BIELA ... 2-26 BIELA ... 2-26

CAPÍTULO 3

LUBRIFICAÇÃO

INTRODUÇÃO ... 3-1 O QUE NÓS APRENDEMOS NO CAPÍTULO...3-1 LUBRIFICAÇÃO ...3-1 SISTEMAS DE LUBRIFICAÇÃO PARA 4 TEMPOS ... 3-1 PRINCÍPIO DA LUBRIFICAÇÃO ... 3-2 FUNÇÕES DA LUBRIFICAÇÃO ... 3-2 BOMBA DE ÓLEO...3-3 FILTRO DE ÓLEO ... 3-4 VÁLVULA REGULADORA ... 3-5 CÁRTER DE ÓLEO ...3-5 ÓLEO DO MOTOR ... 3-5 FUNÇÃO DO ÓLEO DO MOTOR ... 3-5 TIPOS DE ÓLEO DO MOTOR ... 3-6 DESEMPENHO REQUERIDO DO ÓLEO

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

INTRODUÇÃO

O QUE NÓS APRENDEMOS NO

CAPÍTULO

1) Entenda o princípio de operação dos motores 4 tempos.

2) Compare os motores 2 tempos e 4 tempos e entenda a diferença entre os dois.

O QUE É O MOTOR?

MOTOR TÉRMICO

Os motores térmicos são dispositivos para converter a energia térmica produzida pela queima de um combustível em energia ciné-tica.

1. Recursos do motor térmico

Para converter calor em trabalho, um meio lí-quido deve estar presente no sistema de ener-gia.

Energia térmica

(valor calórico do combustível)

Motor térmico

(combustão)

Energia cinética

(potência)

2. Tipos de motores térmicos

Motor térmico Motor de combustão externa Tipo rotativo Motor de combustão interna Tipo alternativo

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

MOTOR A GASOLINA

OPERAÇÃO DOS MOTORES 4 TEMPOS

1. Curso de admissão

O pistão opera como uma bomba de admis-são. Conforme mostrado na ilustração à es-querda, à medida que o pistão se move do ponto morto superior para o ponto morto inferior, a mistura ar-combustível entra na câmara de combustão através da válvula de admissão.

Motor 4 tempos Motor 2 tempos

Admissão Compressão

Escape Explosão (expansão)

O pistão se move para baixo. Uma pressão negativa

é produzida. A válvula de admissão

se abre. A mistura

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ar-CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

2. Curso de compressão

Quando o pistão começa a se mover para cima, as válvulas de admissão e escape se fecham. Conforme o pistão se move ainda mais para cima, o volume no cilindro se re-duz, de modo que a mistura ar-combustível no cilindro é comprimida. Conforme o pistão se aproxima do ponto morto superior, a mis-tura ar-combustível é comprimida ainda mais e sua temperatura aumenta.

3. Curso de explosão

Quando o pistão atinge uma determinada al-tura que foi determinada dependendo da configuração da sincronização das rotações do motor, a vela de ignição deflagra a mistura ar-combustível. Com uma combustão perfeita da mistura ar-combustível (o pistão atingindo o ponto morto superior), o pistão é forçado a se mover para baixo (a partir do ponto morto superior) pela explosão.

4. Curso de escape

Depois de atingir o ponto morto inferior, o pis-tão começa a se mover para cima. A válvula de escape se abre de modo que o gás de es-cape produzido pela combustão é forçado para fora do cilindro pelo movimento do pis-tão. Quando o pistão está quase atingindo o ponto morto superior, a válvula de admissão começa a se abrir antes que a válvula de es-cape seja completamente fechada. Quando o pistão começa a se mover para baixo nova-mente, a válvula de escape foi completa-mente fechada e a válvula de admissão se abre para que o processo de admissão se inicie novamente.

5. Sobreposição das válvulas

Esta é uma condição onde ambas as válvu-las de admissão e escape estão abertas. Esta condição é necessária para que o gás de escape seja expelido completamente do cilindro. O pistão se move para cima. A válvula de admissão se fecha. A mistura ar-combustível é comprimida. Faísca em no ponto de ignição APMS Combustão da mistura ar/combustível Produção de alta temperatura e gás sob alta pressão O pistão é forçado a se mover para baixo.

O pistão se move para cima. A válvula de escape se abre. O gás de escape é expelido. A válvula de escape se fecha.

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS

VÁLVULAS DO MOTOR 4 TEMPOS

1. Admissão 2. Compressão 3. Explosão 4. Escape PMS Válvula de admissão aberta Admissão Válvula de admissão fechada _PMI Compressão PMS PMI Válvula de admissão fechada PMS Explosão

PMI Válvula deescape aberta Válvula de escape fechada

PMS

Escape

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

OPERAÇÃO DOS MOTORES 2 TEMPOS

1. Curso de Transferência/Compressão/ Admissão

1) Transferência

Imediatamente antes de o pistão atingir o ponto morto superior, a vela de ignição defla-gra a mistura ar-combustível comprimida. Como resultado, a temperatura e a pressão do gás da combustão aumentam rapidamen-te, o que força o pistão a se mover para baixo. Conforme o pistão se move para baixo, a pressão na carcaça do motor aumenta para a condição de compressão “primária”.

2) Compressão e admissão

Com o pistão se movendo para baixo e a janela de escape aberta, o gás da

combus-tão é expelido do cilindro devido à diferença de pressão entre o gás e a atmosfera. Final-mente, o gás remanescente no cilindro é forçado para fora pela nova mistura

ar-combustível alimentada pela janela de trans-ferência. Transferência Admissão da mistura ar/ combustível Compressão Compressão e admissão Compressão da mistura ar-combustível Escape Admissão da mistura ar/ combustível Explosão Pressão negativa Transferência Compressão e admissão Compressão Admissão da mistura ar-combustível Pressão negativa

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS

VÁLVULAS DO MOTOR 2 TEMPOS

1. Transferência 2. Admissão PMS PMI Câmara de combustão Carcaça do motor Transferência Escape

PMS Câmara de combustãoCarcaça do motor A mistura ar-combustível é admitida. Admissão PMI 2. Curso de Explosão/Escape 1) Explosão

Imediatamente antes de o pistão atingir o ponto morto superior, a vela de ignição defla-gra a mistura ar-combustível comprimida. Como resultado, a temperatura e a pressão do gás da combustão aumentam rapidamen-te, o que força o pistão a se mover para bai-xo. Conforme o pistão se move para baixo, a pressão na carcaça do motor aumenta para a condição de compressão “primária”.

2) Escape

Com o pistão se movendo para baixo e a ja-nela de escape aberta, o gás da combustão é expelido do cilindro devido à diferença de pressão entre o gás e a atmosfera. Finalmen-te, o gás remanescente no cilindro é forçado para fora pela nova mistura ar-combustível alimentada pela janela de transferência.

Compressão da mistura ar-combustível Explosão Escape Compressão da mistura ar-combustível

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

3. Compressão 4. Explosão Compressão Secundária PMS Câmara de combustão Carcaça do motor A mistura ar-combustível é admitida. Compressão Admis-são PMI Faísca PMS Explosão Câmara de combustão Carcaça do motor Comp. Primária PMI A mistura ar-combustível é comprimida. 5. Escape PMS Câmara de combustão Carcaça do motor Escape PMI

COMPARAÇÃO ENTRE

MOTO-RES 2 TEMPOS E 4 TEMPOS

INTRODUÇÃO

Entenda a diferença entre motores 4 tempos e 2 tempos.

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

COMPARAÇÃO DE RECURSOS

1. Descrição

2. Vantagens e desvantagens

Motor 4 tempos Motor 2 tempos Combustão

Lubrificação

Uma vez a cada duas

revoluções Uma vez a cadarevolução Independente do

combustível Combustão junto com ocombustível Estrutura Complexa Relativamente simples

Vantagens Menos consumo decombustível e escape limpo

Compacto, leve e de baixo custo Desvantagens Grande e alto custo Maior consumo decombustível e_{óleo do motor}

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

1. Comparação da estrutura 1) Motor

Motor 4 tempos

Maior número de peças e estrutura complexa do sistema de admissão e escape.

Motor 2 tempos

Menor número de peças e estrutura simples.

2) Peso Motor 4 tempos Pesado Motor 2 tempos Leve 3) Admissão e escape Motor 4 tempos

Válvulas de admissão e escape e seus mecanismos de operação

Motor 2 tempos

A janela de admissão possui uma válvula de entrada e a janela de escape é apenas um orifício. Motor 4 tempos Admissão Sistema de acionamento Escape Motor 2 tempos Janela de escape Válvula de entrada Motor 4 tempos Admissão Sistema de acionamento Escape Motor 2 tempos Janela de escape Válvula de entrada Motor 4 tempos Admissão Sistema de acionamento Escape Motor 2 tempos Janela de escape Válvula de entrada 4) Carcaça do motor Motor 4 tempos

Contém somente um mecanismo de manive-las, e conduz o óleo para o cárter à pressão atmosférica.

Motor 2 tempos

O sistema de compressão primária aplicado à janela de admissão assegura que a carca-ça do motor seja isolada do exterior.

5) Casquilhos Motor 4 tempos

Construção do tipo liso que alimenta o óleo para a biela.

Aberto para ar

Fechado

(15)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

2) Consumo de óleo Motor 4 tempos

O óleo é circulado e reutilizado.

O filtro de óleo e o óleo devem ser substituí-dos em intervalos regulares.

Motor 2 tempos

O óleo é queimado junto com o combustível.

3) Depósitos da combustão Motor 4 tempos

Os depósitos da combustão do óleo do motor são muito pequenos.

Motor 2 tempos

Ambos, o combustível e o óleo do motor são queimados, de modo que é produzida uma maior quantidade de depósitos da combus-tão, os quais devem ser removidos.

3. Comparação de vibração

Motor 4 tempos

Filtro de óleo Óleo do motor

Motor 2 tempos

Óleo misturado ao combustível

6) Operação Motor 4 tempos

Uma explosão a cada duas revoluções da ár-vore de manivelas.

Motor 2 tempos

Uma explosão a cada revolução da árvore de manivelas.

2. Comparação da lubrificação 1) Comparação da lubrificação Motor 4 tempos

O sistema de circulação forçada permite que o óleo seja aspirado do cárter de óleo.

Motor 2 tempos

Utiliza a circulação de uma mistura de com-bustível e óleo do motor: misturado previa-mente ou tipo injeção de óleo.

Motor 4 tempos Bombeamento Filtro de óleo Óleo do motor Lubrificação por salpicos Motor 2 tempos Previamente Óleo Combustível Tipo injeção de óleo

(16)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

4. Comparação de desempenho 1) Potência

Os motores 2 tempos possuem uma menor pressão média efetiva que os motores 4 tempos, de modo que com a mesma rpm e volume de deslocamento do pistão, a

potência do motor de 2 ciclos é maior do que a do motor de 4 ciclos por cerca de 1,7

vezes, em teoria.

Desempenho de potência: 4 tempos vs. 2 tempos

Motor 2 tempos

Motor 4 tempos

Motor 4 tempos:

uma explosão a cada duas revoluções

Motor 2 tempos:

uma explosão a cada revolução

2) Variação de torque

Os motores 4 tempos apresentam menor variação de torque ao longo de uma ampla gama de rpm desde baixas rotações até altas rotações, de modo que a rpm pode ser mantida estável, enquanto os motores 2 tem-pos apresentam uma maior variação de

torque produzido na zona almejada de rpm, de modo que é difícil manter a rpm estável. 3) Estabilidade em baixas rotações

Os motores 4 tempos podem operar estáveis mesmo em baixa rpm, de modo que a rpm de marcha lenta pode ser ajustada para um valor mais baixo.

Os motores 2 tempos não podem operar

estáveis em baixa rpm, de modo que a rpm de marcha lenta deve ser ajustada para um valor maior.

4) Consumo de combustível

Os motores 4 tempos raramente deixam escapar o combustível (na mistura de ar e combustível), de modo que a eficiência da combustão é mais elevada, enquanto os motores 2 tempos deixam escapar uma parte da mistura ar-combustível através da janela de escape durante o processo de transferên-cia, o que causa uma menor eficiência da combustão. Assim, o consumo de combustí-vel do motor 4 tempos é cerca de 1,2 vezes menor que o de um motor 2 tempos na mes-ma categoria. 5. Outros parâmetros de comparação 1) Custo

Curva de torque: 4 tempos vs. 2 tempos

Motor 2 tempos

Motor 4 tempos

Rendimento combustível: 4 tempos vs. 2 tempos Motor 4 tempos Motor 2 tempos 25% maior Perda da transferência Distância

(em aceleração máxima)

Motor 4 tempos

Bloco de cilindros

Motor 2 tempos

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

DESCRIÇÃO

GRADES DE PRODUTOS

COMPARAÇÃO ENTRE MOTORES

4 TEMPOS E 2 TEMPOS NA MESMA

CATEGORIA

Compare um motor 4 tempos com um motor 2 tempos que possui o mesmo volume de deslocamento do pistão.

1. Rotação

A mais alta rotação é aproximadamente a mesma entre motores 4 tempos e 2 tempos.

HP

Cilindro

YAMAHA F2.5A e SUZUKI DT2.2

2) Facilidade de manutenção Motor 4 tempos

O mecanismo complexo requer maior núme-ro de inspeções e ajustes.

Motor 2 tempos

A estrutura simples proporciona maior facili-dade de manutenção. hora Substituição de cabeçote: 115 hp Motor 4 tempos Motor 2 tempos

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CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

2. Consumo de combustível

Os motores 4 tempos são melhores.

3. Quietude

A figura mostrada ao lado é uma comparação do nível de ruído a uma velocidade de

navegação de 5 km/h. Conforme a rotação aumenta, o ruído se torna maior. Os motores 4 tempos (F2.5A) produzem um nível de ruído tão baixo quanto 87 dB na mais alta rotação.

4. Outros

O motor 4 tempos é superior ou igual ao mo-tor 2 tempos em todos os aspectos, exceto o tamanho do motor.

Maior economia de combustível

Alto ruído

YAMAHA F225A vs. Modelo 2 tempos DFI

Desempenho

• Maior rotação máxima • Aceleração rápida Compacidade Facilidade de manutenção • Manutenção fácil Confiabilidade • Menos Problemas • Baixa Manutenção Conveniência • Operação fácil Limpeza • Baixa emissão • Sem fumaça • Sem odores Quietude • Baixo ruído • Baixa vibração Economia • Melhor economia de combustível

TIPOS E RECURSOS DA

DISPOSIÇÃO DOS CILINDROS

MAIOR DESEMPENHO DO MOTOR E

MAIOR NÚMERO DE CILINDROS

Os motores de uso náutico são desenvolvi-dos normalmente com base nos motores de automóveis. O desenvolvimento de motores 4 tempos de maior desempenho que possu-em um maior número de cilindros é explicado citando um motor de automóvel.

(19)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

3. Número de cilindros e sua disposição Os motores de automóveis são do tipo em linha para quatro ou menos cilindros, ou em linha ou em V para seis cilindros. Os motores de automóveis que possuem oito ou mais cilindros são do tipo em V, já que essa confi-guração pode reduzir o comprimento total do motor. Especialmente para se colocar um motor na direção lateral, é impossível sele-cionar um motor de seis cilindros em linha. Uma versão especial de motor em V, os mo-tores de cilindros opostos horizontalmente também são utilizados, apesar de não serem tão populares (Subaru e Porsche).

Em linha Em V Oposto horizontal

Quatro cilindros (ou seis cilindros)

Seis cilindros, oito cilindros,

doze cilindros e acima Motores esportivos

1. Rumo à maior potência

Com um maior volume de deslocamento do pistão, a potência do motor se torna maior. Entretanto, ao mesmo tempo, um maior volu-me de deslocavolu-mento pode fazer com que o combustível queime de modo imperfeito. Portanto, uma maneira razoável de melhorar o desempenho (potência) consiste em au-mentar o número de cilindros enquanto se mantém o volume total de deslocamento dos pistões.

2. Maior potência com maior número de cilindros

Uma das condições para um bom motor é o equilíbrio na distribuição do peso dos compo-nentes. Tais motores podem girar muito silen-ciosamente.

Motores que possuem uma distribuição dese-quilibrada do peso dos componentes podem produzir uma grande vibração. Neste caso, é necessário acrescentar um componente especial para cancelar a vibração. Os moto-res bicilíndricos podem girar mais suavemen-te que os motores monocilíndricos. Os moto-res de seis cilindros podem girar mais sua-vemente que os motores bicilíndricos. Em teoria, os motores de seis cilindros em linha apresentam a operação mais suave.

Aumento da potência do motor

Uso de um motor com maior

número de cilindros Aumento do volume total do deslocamento do pistão.

Combustão perfeita em uma câmara mais compacta

Cilindros de diâmetro desproporcionalmente grande podem causar uma

combustão imperfeita

Rotação suave

Um cilindro Dois cilindros Seis cilindros

Volume total do deslocamento

(20)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

TIPOS E RECURSOS DA DISPOSIÇÃO

DOS CILINDROS

1. Monocilíndrico

Os motores monocilíndricos são usados prin-cipalmente para motocicletas que necessitam de um motor relativamente menor. Eles pos-suem a estrutura mais simples entre os moto-res de 4 ciclos, de modo que a ma’nutenção é a mais fácil.

2. Bicilíndrico

Os motores bicilíndricos são usados princi-palmente para a categoria 250 cm3_de

mo-tocicletas. Eles possuem uma variedade de disposições de cilindros, incluindo em linha, em V e paralelos.

3. Em linha

Os motores em linha são aqueles que pos-suem os cilindros localizados em uma fileira. Este motor apresenta o melhor equilíbrio na distribuição de peso dos componentes, de modo que podem girar suavemente com me-nor vibração.

(21)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

TIPOS E RECURSOS DOS

MECANISMOS DE VÁLVULAS

DESENVOLVIMENTO DOS

MECANISMOS DE VÁLVULAS

TIPOS DE MECANISMOS DE

VÁLVULAS E SEUS RECURSOS

Válvula lateral (SV)

Válvula no cabeçote (OHV)

OHV com eixo comando elevado Comando simples no cabeçote(OHC) Duplo comando no cabeçote (DOHC) Baixa rotação e potência Simples Baixa eficiência Baixocusto

Alta rotação

e potência Complexo eficiênciaAlta Alto custo

4. Motor em V

Os fabricantes de motores japoneses desen-volveram os primeiros motores em V por volta de 1980. Hoje em dia eles se tornaram muito populares, de modo que são usados para di-versos tamanhos de carros, desde pequenos até os grandes, já que o motor em V pode ser acomodado em um menor compartimento do motor.

5. Oposto horizontal

O motor é menos alto que um em V, o que possibilita que o centro de gravidade seja mais baixo e mais adequado para uso em um veículo de tração dianteira (veículo FF). Para evitar uma largura maior, o diâmetro do cilin-dro é feito maior, com um curso mais curto, resultando em um tipo de alta rotação.

(22)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

1. Válvula lateral (SV)

Este foi o motor mais popular, já que foi sim-ples e fácil de fabricar. O motor recebeu esse nome devido à válvula localizada na lateral do cilindro. Como é possível colocar a árvore de manivelas próxima ao eixo comando, o motor pode ter uma estrutura simples. A des-vantagem do motor é o formato maior e irre-gular da câmara de combustão, que impede o aumento da potência do motor.

2. Problemas da válvula lateral

Devido à válvula localizada na lateral do cilin-dro, a câmara de combustão não pode ser compacta, o que resulta em menor eficiência e menor potência.

3. Válvula no cabeçote (OHV)

Para compensar as desvantagens do motor com válvula lateral, as válvulas são instala-das no cabeçote. As válvulas são dispostas sobre a câmara de combustão, obtendo uma configuração que permite uma câmara de combustão menor com maior eficiência. Este mecanismo de válvulas é usado nos motores de popa compactos Yamaha com rotações do motor relativamente baixas.

4. Problemas do OHV

A configuração no cabeçote melhorou a geo-metria da câmara de combustão. Entretanto, a vareta mais longa, componente utilizado para acionar a válvula, impediu o motor de operar em maior rpm, o que inviabilizou o au-mento da potência do motor.

(23)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

5. OHV com eixo comando elevado

Portanto, uma modificação foi feita para pos-sibilitar uma maior rpm dos motores OHV. A transmissão da potência rotativa para a árvore de manivelas usou a recém-desen-volvida corrente que podia operar suave-mente. Como resultado, o eixo comando podia ser posicionado mais elevado e a vareta podia ser mais curta.

6. Problemas do OHV com eixo comando elevado

A localização mais elevada do eixo comando possibilitou uma vareta mais curta. Entretan-to, esta configuração necessitava de uma longa distância para a roda dentada na ár-vore de manivelas, o que inviabilizava uma rpm suave e mais elevada.

7. Comando simples no cabeçote (OHC) Portanto, o eixo comando foi removido para um local acima, no cabeçote. Esta configura-ção modificada usou uma corrente ou correia de alto desempenho com um dispositivo para evitar seu afrouxamento e assegurar o con-trole preciso da operação abertura/fecha-mento das válvulas em rpm mais elevadas do motor. A modificação incluiu uma mudança no formato da câmara de combustão. O novo formato hemisférico da câmara de combus-tão possibilitou uma maior eficiência.

8. Problemas do OHC

Como o eixo comando ocupou o espaço aci-ma da câaci-mara de combustão, a vela de igni-ção foi removida do centro da câmara de combustão para outra localização, o que re-sultou no complexo arranjo físico ao redor do cabeçote e no conseqüente maior custo.

(24)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

9. Geometria da câmara de combustão 1) Tipo banheira

As válvulas de admissão e escape são posicionadas com os mesmos ângulos de inclinação.

2) Tipo cunha

Permite maior ângulo de inclinação das vál-vulas, de modo que seus tamanhos podem ser maiores para maior fluxo de admissão. 3) Tipo hemisférica

Os motores monocilíndricos são usados prin-cipalmente em motocicletas que necessitam de um motor relativamente menor. Eles pos-suem a estrutura mais simples entre os moto-res de 4 ciclos, de modo que sua manuten-ção também é a mais fácil.

10. Duplo comando no cabeçote (DOHC) Esta configuração utiliza dois eixos comando, chamada “twin cam” (comando duplo), para operar as válvulas, enquanto todas as confi-gurações anteriores utilizam um único eixo comando. Os motores DOHC utilizam um eixo comando independente para as válvulas de admissão e de escape, de modo que elas podem ser controladas precisamente mesmo com uma rpm mais elevada do motor. Alguns motores recentes usam quatro válvulas por cilindro, e/ou uma câmara de combustão de formato modificado. Dependendo do tamanho do motor, ou seja, da limitação de espaço no compartimento do motor, um motor OHV ou OHC é usado no lugar de um motor DOHC, o qual possui um arranjo físico complexo dos componentes ao redor do cabeçote.

11. Problemas do DOHC

Entretanto, o duplo comando no cabeçote padece da complexa estrutura ao redor do cabeçote, posição adversa do centro de gra-vidade do motor e maiores custos inicial e de manutenção.

(25)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

DISPOSIÇÃO DAS VÁLVULAS

1. Tipos de disposição das válvulas

2 válvulas 3 válvulas

12. Geometria de câmara de combustão 1) Tipo pent roof

Usado para motores DOHC. O motor mais popular atualmente, o DOHC, utiliza uma câ-mara de combustão tipo pent roof. A câcâ-mara de combustão deste motor se parece com um telhado reto inclinado e é tão compacta que pode ser associada a um sistema de quatro válvulas que se popularizou. O motor possui as velas de ignição localizadas acima do centro da câmara de combustão, de modo que é possível obter uma propagação ideal da chama para possibilitar uma combustão mais rápida.

(26)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

2. Geometria da câmara de combustão e eficiência da combustão

1) Tipo hemisférica

Em uma câmara de combustão hemisférica, ocorrerá um fluxo cruzado.

Tipo hemisférica

2) Tipo cunha

Em uma câmara de combustão com formato de cunha, ocorrerá um fluxo curvo.

CONTROLE DE SINCRONIZAÇÃO DE

VÁLVULAS VARIÁVEL

Exige-se dos motores que possuam maior torque e menor consumo de combustível na faixa de baixas rotações e maior potência na faixa de altas rotações. Para operar um motor para um desempenho mais elevado e cons-tante em uma ampla gama de rpm desde as baixas até as altas rotações, um controle va-riável da sincronização de operação das vál-vulas é inevitável. Os fabricantes de motores têm desenvolvido suas próprias tecnologias disponíveis para o controle variável das válvulas.

Tipo cunha

Faixa de rotações baixas

e médias

Aumenta o torque na faixa de baixas e médias rotações e melhora o consumo de combustível Faixa de altas rotações Aumenta a potência na faixa de altas rotações

(27)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

2.

2. AberAbertura vartura variáveiável das válvulal das válvulass

Este é um eixo comando que possui dois Este é um eixo comando que possui dois ressaltos de comando diferentes, um para a ressaltos de comando diferentes, um para a faixa de baixas rotações e o outro para a faixa de baixas rotações e o outro para a fai-xa de altas rotações. Na faifai-xa de altas xa de altas rotações. Na faixa de altas rota-ções, a abertura da válvula de admissão é ções, a abertura da válvula de admissão é maior.

maior.

3.

3. Quantidade Quantidade de ade admissão dmissão variávelvariável Ao fechar uma das duas válvulas de Ao fechar uma das duas válvulas de admis-são na faixa de baixas rotações, é possível são na faixa de baixas rotações, é possível fornecer maior energia cinética à mistura fornecer maior energia cinética à mistura ar-combustível, de modo que o consumo de combustível, de modo que o consumo de combustível possa ser melhorado. Na faixa combustível possa ser melhorado. Na faixa de altas rotações, é possível obter uma maior de altas rotações, é possível obter uma maior potência por meio da abertura de ambas as potência por meio da abertura de ambas as válvulas e do aumento de sua abertura. válvulas e do aumento de sua abertura.

A

Abbeerrttuurra a MMeennoorr AAbbeerrttuurra a MMaaiioorr

Qua

Quantintidadade de adadmitmitida Menoida Menorr QuQuantantidaidade de adadmitmitida ida MaiMaioror

1.

1. Sobreposição Sobreposição variável variável das vdas válvulasálvulas Um controle variável usado atualmente se Um controle variável usado atualmente se destina a mudar a sincronização de operação destina a mudar a sincronização de operação das válvulas dependendo da faixa de das válvulas dependendo da faixa de rota-ções por meio do ajuste hidráulico do ângulo ções por meio do ajuste hidráulico do ângulo no qual o ressalto de comando entra em no qual o ressalto de comando entra em con-tato com o tucho da válvula.

tato com o tucho da válvula.

Alta rotação Alta rotação Válvula de Válvula de Admissão Admissão Válvula de Válvula de Escape Escape Baixa rotação Baixa rotação Válvula de Válvula de Admissão Admissão Válvula de Válvula de Escape Escape

(28)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

NÚMERO DE VÁLVULAS POR

CILINDRO

NÚMERO DE VÁLVULAS POR CILINDRO

1.

1.22 váválvlvululasas

A construção inclui cada uma das válvulas de A construção inclui cada uma das válvulas de admissão e escape, e a válvula de escape é admissão e escape, e a válvula de escape é um pouco menor (porque o fluxo de gás é um pouco menor (porque o fluxo de gás é mais rápido na temperatura de escape do que mais rápido na temperatura de escape do que na temperatura de admissão). Como tan-to o na temperatura de admissão). Como tan-to o cilindro como a válvula apresentam for-mato cilindro como a válvula apresentam for-mato redondo, o diâmetro da cabeça da vál-vula redondo, o diâmetro da cabeça da vál-vula não pode ser aumentado além de um não pode ser aumentado além de um determinado limite.

determinado limite. 2.

Esta configuração permite maior fluxo de Esta configuração permite maior fluxo de admissão sem utilizar um mecanismo admissão sem utilizar um mecanismo com-plexo. Ele consiste de duas válvulas de plexo. Ele consiste de duas válvulas de admissão e uma válvula de escape que é admissão e uma válvula de escape que é ligeiramente maior que a válvula de ligeiramente maior que a válvula de admis-são. Entretanto, como a vela de ignição se são. Entretanto, como a vela de ignição se localiza afastada do centro da câmara de localiza afastada do centro da câmara de combustão, o desempenho não é tão bom. combustão, o desempenho não é tão bom. Esta configuração logo foi substituída pelo Esta configuração logo foi substituída pelo sistema de quatro válvulas.

sistema de quatro válvulas. 3.

Este é a configuração mais popular com o Este é a configuração mais popular com o mais alto desempenho global. Apesar de o mais alto desempenho global. Apesar de o cabeçote possuir uma estrutura complexa, é cabeçote possuir uma estrutura complexa, é possível obter o melhor desempenho global, possível obter o melhor desempenho global, incluindo maior potência e menor consumo de incluindo maior potência e menor consumo de combustível.

combustível.

A eficiência da combustão é baixa porque a A eficiência da combustão é baixa porque a vela de ignição não se

vela de ignição não se

localiza sobre o centro da câmara localiza sobre o centro da câmara de combustão.

de combustão.

Esta posição de vela de Esta posição de vela de ignição causa menor eficiência ignição causa menor eficiência da combustão.

da combustão.

Como a vela de ignição se localiza Como a vela de ignição se localiza sobre o centro da câmara de combustão, sobre o centro da câmara de combustão, a eficiência da combustão é muito a eficiência da combustão é muito alta.alta.

(29)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

Este sistema é muito vantajoso, Este sistema é muito vantajoso, como no caso do sistema de quatro como no caso do sistema de quatro válvulas.

válvulas.

4.

Nos anos 1980, a YAMAHA foi pioneira no Nos anos 1980, a YAMAHA foi pioneira no desenvolvimento deste sistema para uso desenvolvimento deste sistema para uso prático. Agora, a TOYOTA e a Volkswagen prático. Agora, a TOYOTA e a Volkswagen também o utilizam. também o utilizam.

ORDEM E INTERVALO DE

IGNIÇÃO

ORDEM E INTERVALO DE IGNIÇÃO

Os pistões produzem uma grande energia no Os pistões produzem uma grande energia no processo de explosão. Os sistemas processo de explosão. Os sistemas multipis-tão podem cancelar a vibração produzida por tão podem cancelar a vibração produzida por um dos pistões utilizando aquela produzida um dos pistões utilizando aquela produzida por outro pistão e proporcionar uma maior por outro pistão e proporcionar uma maior eficiência nos processos de admissão e eficiência nos processos de admissão e es-cape, sujeitos a

cape, sujeitos a uma sincronização apropria-uma sincronização apropria-da apropria-das explosões entre os pistões.

da das explosões entre os pistões. 1.

1. BicBicilínilíndridricoco

Os motores bicilíndricos obtêm a energia da Os motores bicilíndricos obtêm a energia da explosão pela ignição de dois cilindros explosão pela ignição de dois cilindros alter-nadamente, de modo que a vibração pode ser nadamente, de modo que a vibração pode ser compensada.

compensada.

2.

2. QuatQuatro ciliro cilindros ndros em linem linhaha

Os motores de quatro cilindros obtêm a Os motores de quatro cilindros obtêm a ener-gia da explosão pela ignição dos quatro gia da explosão pela ignição dos quatro cilin-dros um depois do outro, de modo que a dros um depois do outro, de modo que a efi-ciência da admissão e escape pode ser ciência da admissão e escape pode ser au-mentada.

(30)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

3. Seis cilindros em V

Os motores em V da YAMAHA utilizam a sin-cronização de ignição mostrada na figura. Isto permite elevar a eficiência do escape e, conseqüentemente, a eficiência da combustão.

COMPARAÇÃO ENTRE MOTOR

DE AUTOMÓVEL E MOTOR DE

POPA

COMPARAÇÃO DA CONSTRUÇÃO

COM O MOTOR AUTOMOTIVO

1. Vertical ou horizontal

Os motores de automóveis se localizam nor-malmente no compartimento do motor, debai-xo do capô. Portanto, os motores são coloca-dos lateralmente e horizontalmente (a árvore de manivelas é posicionada horizontalmen-te). Eles se localizam longitudinalmente de modo que a árvore de manivelas pode ser

conectada diretamente ao hélice. 2. Configuração geral

O cárter de óleo e o volante se localizam conforme mostrado na figura, de modo a pro-porcionar um arranjo físico compacto de alta eficiência.

Árvore de manivelas Motores de automóveis

Árvore de manivelas

Motores de popa de uso náutico

Motores de automóveis Motores de popa de uso náutico

(31)

CAPÍTULO 1 - SINCRONIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

3. Sistema de refrigeração

Os automóveis utilizam um radiador para res-friar as diversas peças do motor com água. Os motores de popa de uso náutico utilizam um sistema de refrigeração de circuito aberto de água (água do mar) que tira a água dire-tamente do exterior e a alimenta para o mo-tor.

(32)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

INTRODUÇÃO

O QUE NÓS APRENDEMOS NO

CAPÍTULO

1) Entenda os motores de popa de 4 tempos de uso náutico da YAMAHA.

2) Entenda a diferença entre os motores de popa de uso náutico de 2 tempos e 4 tempos.

3) Entenda os detalhes dos componentes do motor.

ESTRUTURA DO CORPO

PRINCIPAL DO MOTOR

MOTOR A GASOLINA DE 4 TEMPOS

A figura apresenta um motor 4 tempos em linha de 4 cilindros. O corpo principal do mo-tor consiste de cabeçotes, blocos de cilin-dros, cilincilin-dros, pistões, bielas, árvores de manivelas e eixos comando, além de aces-sórios que incluem um sistema de admissão e escape, sistema de lubrificação, sistema de refrigeração e seus dutos. O corpo principal do motor é usado também como base para a montagem de equipamentos auxiliares.

MOTOR A GASOLINA DE 2 TEMPOS

A figura apresenta um motor V6 de 2 tempos. O corpo principal do motor consiste de cabe-çotes, blocos de cilindros, cilindros, pistões, bielas e árvores de manivelas, etc. Assim co-mo nos co-motores 4 tempos, o corpo principal é equipado com um sistema de admissão e escape, sistema de lubrificação, sistema de refrigeração e seus dutos, etc. O corpo prin-cipal do motor é usado também como base para montagem de equipamentos auxiliares.

Árvore de manivelas Bloco de cilindros Eixo comando Cabeçote Pistão Biela Bloco de cilindros Cabeçote Cilindro Pistão Biela Eixo comando Válvula de entrada

(33)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

2. Coletor de escape

O coletor de escape é um agregado de tubos de escapamento. Um escapamento suave

SISTEMA DE ADMISSÃO/

ESCAPE

PAPEL DO COLETOR DE ADMISSÃO/

ESCAPE

1. Coletor de admissão

A mistura ar-combustível conduzida através de um único caminho é dividida e admitida em cada um dos cilindros através do coletor de admissão. O comprimento do duto deve ser apropriado. Se for muito longo, não ha-verá aumento de torque em baixa rpm. Se for muito curto, não haverá aumento de potên-cia. Para assegurar o fluxo suave do gás de admissão, o duto de admissão deverá pos-suir uma geometria de mínima resistência e sua área transversal deverá ser tão uniforme quanto possível ao longo de todo o compri-mento.

1) Relação entre o comprimento do duto de admissão e torque

Com um duto de admissão mais longo, o tor-que máximo pode ser aumentado. Entretan-to, o torque pode diminuir significativamente conforme a rpm aumenta. Com um duto de admissão mais curto, o torque é estável ao longo de toda a faixa de rpm, apesar da im-possibilidade de o torque máximo ser aumen-tado proporcionalmente. Atmosfera Sistema de admissão Silenciador de ar Coletor de admissão Janela de admissão Válvula de admissão

Câmara de combustão >>> Escape Cabeçote Os motores 2 tempos não possuem este componente. Sistema de escape Tubo de escapamento Coletor de escape Janela de escape Válvula de escape NOTA 1 Os dutos de admissão devem ser iguais em termos de comprimento.

2 A seção do duto de admissão deve ser tal que a resistência ao fluxo seja minimizada.

3 As características de potência do motor dependem do comprimento do duto de admissão.

Relação entre o comprimento do duto de admissão e torque

Torque no eixo

Comprimento do duto de admissão

(34)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

1) Vamos verificar as idéias.

Para os motores de seis cilindros, o coletor de escape recolhe dois dutos secundários, cada um dos quais recolhe três tubos de escapamento. A geometria engenhosa dos tubos de escapamento, dutos secundários e coletor pode produzir um vácuo para facilitar o escape dos gases da combustão (inércia de escapamento).

(35)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

1) Monóxido de carbono

A presença de dióxido de carbono ou monó-xido de carbono nos gases de escape do motor dependerá da proporção da mistura ar-combustível. Conforme mostrado na figura, com uma maior proporção da mistura ar-combustível, o monóxido de carbono pode ser produzido mais facilmente. Quando a

pro-Proporção da mistura ar-combustível e concentração de CO/ CO2

concentração

Proporção estequiométrica da mistura ar-combustível

Rica Proporção da mistura Pobre

GÁS DE ESCAPE

PROCESSO DE PRODUÇÃO DOS

GASES DE ESCAPE

1. Processo de produção dos gases de escape

A combustão perfeita da mistura ar-combus-tível produz dióxido de carbono. Entretanto, se o gás for queimado de modo imperfeito, serão produzidos gases nocivos, incluindo CO (monóxido de carbono) e HC (hidrocar-bonetos).

Gás blowby

Gás de escape (gás da combustão) _Evaporação do combustível Combustão

(36)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

2) HC

A gasolina é um hidrocarboneto que consiste de hidrogênio e carbono. A combustão per-feita da gasolina produz somente dióxido de carbono e água (vapor de água). A combus-tão imperfeita da gasolina produz hidrocar-bonetos que consistem de gases incombustí-veis e combustível remanescente para ser queimado. Há três causas para a produção de hidrocarbonetos.

a. Causa 1

As chamas geradas pela ignição se propa-gam gradualmente na direção da parede da câmara de combustão. Quando as chamas atingem a parede (zona de resfriamento rá-pido), cuja temperatura é mais baixa do que a área central da câmara, elas são resfriadas e se extinguem. Conseqüentemente, são produzidos gases da combustão imperfeita. Eles são então descarregados da câmara pelo movimento do pistão durante o processo de escape.

b. Causa 2

Quando a válvula de aceleração retorna para a posição de marcha lenta na operação de

desacelerar a rotação, a pressão do coletor aumenta e, conseqüentemente, a proporção da mistura ar-combustível também aumenta.

Como resultado, é produzida uma grande

quantidade de gases da combustão imperfeita.

Combustão perfeita Combustão imperfeita

Mistura ar-combustível rica

c. Causa 3

O mecanismo de “sobreposição das válvulas” é um recurso que permite que parte da mis-tura ar-combustível entre no sistema de escape. Durante a “sobreposição das válvu-las”, os gases da combustão imperfeita são produzidos e descarregados.

COMBUSTÍVEL H C

Os vazamentos da mistura ar-combus-tível são transfor-mados em hidrocar-bonetos.

(37)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

SUBSTÂNCIAS NOCIVAS CONTIDAS

NOS GASES DE ESCAPE

1. Proporção ar-combustível

A estrutura do motor é um dos fatores que influenciam a produção de substâncias noci-vas. Entretanto, os fatores determinantes são a proporção da mistura ar/combustível e o ponto de ignição.

1) Com uma maior proporção ar-combustível (menor concentração de combustível) Com um valor da proporção ar-combustível ligeiramente abaixo de seu valor ideal, as emissões de CO e HC diminuem, mas as emissões de NOx aumentam. Com um valor da proporção ar-combustível mais baixo, as

Estrutura do motor, etc. Proporção da mistura ar-combustível Ponto de ignição Elementos importantes

Proporção ar-combustível e concentração de substâncias nocivas

Proporção estequiométrica ar-combustível

Rica _{ar-combustível}Proporção Pobre

3) Óxidos de nitrogênio

O NOx é constituído de diversos tipos de compostos de nitrogênio e oxigênio. Muitos dos tipos de NOx são produzidos através de um processo de reação de óxidos nítricos em altas temperaturas e então sua reação com o oxigênio do ar. Conforme mostrado na figura, uma grande quantidade de NOx pode ser produzida quando a proporção da mistura ar/ combustível está próxima à proporção teórica da mistura ar-combustível.

Para reduzir as emissões de NOx, a tempera-tura da combustão deve ser abaixada. Entre-tanto, temperaturas de combustão mais bai-xas podem causar a produção de outras substâncias nocivas.

Concentração de NOx vs proporção da mistura ar-combustível Concentração de NOx Proporção estequiométrica ar-combustível Proporção ar-combustível Rica Pobre

Produção de óxidos de nitrogênio (em altas temperaturas) Produção de óxidos de nitrogênio

(38)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

2) Com uma proporção ar-combustível menor (maior concentração de combustível)

Com um valor da proporção ar-combustível maior, as emissões de CO e HC aumentam e as emissões de NOx diminuem.

Proporção estequiométrica ar-combustível

Rica _{ar-combustível}Proporção Pobre

2. Ponto de ignição

Com um ponto de ignição avançado, a tem-peratura máxima da combustão aumenta, mas a temperatura diminui rapidamente de-pois de subir para o valor mais alto. Neste caso, as emissões de NOx aumentam devido à maior temperatura máxima da combustão e as emissões de HC aumentam devido à com-bustão deficiente resultante da rápida dimi-nuição da temperatura da combustão. Com o ponto de ignição mais atrasado possível, a temperatura máxima da combustão diminui e a temperatura da combustão durante a ex-pansão é mantida em alta temperatura, o que causa a diminuição de ambas as emis-sões de NOx e HC.

Mudança na pressão interna do cilindro

(temperatura do gás da combustão)

Com o ponto de ignição avançado Com o ponto de ignição atrasado

Pressão interna do cilindro (temperatura do gás da combustão) Ponto de ignição (Compressão) (Expansão) Temp. máx. combustão ca i _{Temp. combustão} durante a expansão é alta Temp. gás de escape é alta

PMS Abertura da válvula de escape Ângulo da manivela (momento da combustão)

(39)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

A BUSCA DO ESCAPAMENTO LIMPO

1. Redução de monóxido de carbono e hidrocarbonetos

As emissões de CO e HC dependem princi-palmente da combustão imperfeita do com-bustível, o que indica que modificar a propor-ção ar-combustível para um valor maior (me-nor concentração de combustível) resultará na redução de suas emissões. Entretanto, com uma proporção ar-combustível muito grande, as emissões de HC aumentarão, conforme mostrado na figura acima. Portanto, para minimizar as emissões de CO e HC, é importante manter a combustão estável e usar uma proporção ar-combustível ligeira-mente maior.

Proporção estequiométrica ar-combustível Proporção ar-combustível Rica Pobre

Medidas eficazes para a redução das emissões de CO e HC incluem:

-Ajuste apropriado do carburador

-Fluxo turbulento da mistura ar-combustível para acelerar a combustão

-Geometria apropriada da câmara de combustão -Sincronização apropriada da operação das válvulas -A ignição sem falhas (sistema de ignição aprimorado) é eficaz.

(40)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

Medidas eficazes para a redução das emissões de CO e HC incluem:

-Encurtar o período da temperatura máxima da combustão

-A geometria apropriada da câmara de combustão é eficaz.

2. Redução de óxidos de nitrogênio As medidas mencionadas para a redução das emissões de CO e HC não estão dispo-níveis para as emissões de NOx, porque elas são maximizadas quando a proporção ar-combustível é ajustada próxima da proporção teórica ar-combustível. Com uma maior efi-ciência da combustão e temperatura da com-bustão, as emissões se tornam ainda maio-res. Conforme mencionado anteriormente, para reduzir as emissões de NOx o ponto de ignição deve ser ajustado apropriadamente. Medidas eficazes para redução das emis-sões de NOx incluem:

Proporção ar-combustível e concentração de substâncias nocivas Proporção estequiométrica ar-combustível Rica Proporção ar-combustível Pobre

(41)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

Óleos mais pesados contidos no gás blowby são separados.

RECIRCULAÇÃO DE EMISSÕES

DA CARCAÇA DO MOTOR

CONTROLE DO GÁS BLOWBY

(EMISSÃO DA CARCAÇA DO MOTOR)

A superfície interna da câmara de combustão e cilindros está sempre recoberta por uma película de óleo lubrificante. Entretanto, os pistões que operam em alta rotação deixam vazar parte da mistura ar-combustível através da pequena folga entre o pistão e o cilindro. Este vazamento de gás contendo óleo e hidrocarbonetos é chamado de gás blowby. Os motores de popa de uso náutico possuem uma função especial para possibilitar a reuti-lização do gás blowby. No caso de falha em manter a estanqueidade da câmara de com-bustão, p.ex. devido a uma lubrificação defi-ciente, o gás blowby escapará do motor. 1. Caso F50A

O gás conduzido ao cabeçote proveniente da câmara de combustão entra na câmara de labirinto. Conforme o gás se desloca no labi-rinto, ele é separado em óleo mais pesado e gás mais leve. Este último retorna para o si-lenciador através de uma mangueira e é reu-tilizado como combustível. O óleo retorna pa-ra o cilindro via cárter de óleo.

2. Caso F9.9C/F15A

O gás blowby é recolhido em um separador e decomposto em óleo e gás. O óleo retorna para o cabeçote e então para o cárter de óleo junto com o óleo utilizado para a lubrifi-cação do eixo comando. O gás é conduzido para fora pela parte superior do separador e retorna para o silenciador de admissão via uma mangueira e, em seguida, retorna para o cilindro junto com o ar via carburador no ciclo de combustão seguinte.

(42)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

Válvula de admissão < Válvula de escape

VÁLVULAS E MECANISMO DE

CONTROLE DAS VÁLVULAS

ESTRUTURA DA VÁLVULA

A válvula, conforme mostrado na figura, con-siste de um bisel, pescoço, haste e extremi-dade. A área transversal (passagem de gás) de uma válvula de admissão em cada cilindro é maior que a da válvula de escape corres-pondente. Isto serve para impedir que a efi-ciência da admissão diminua devido ao au-mento na resistência ao fluxo da mistura ar/ combustível durante a operação em alta rpm. 1. Comparação entre válvulas de admissão

e escape

1) Válvula de admissão

As válvulas de admissão possuem o maior tamanho possível de modo que o fluxo de admissão da mistura ar-combustível seja ma-ximizado.

2) Válvula de escape

As válvulas de escape são feitas de um ma-terial com maior resistência ao calor que as válvulas de admissão, já que as válvulas de escape estão sempre sujeitas a temperaturas mais elevadas.

Borda Face

Bisel Pescoço Haste Ranhura Extremidade

Tamanho

Válvula de admissão > Válvula de escape

Resistência ao calor

(43)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

Mola

COMPONENTES E ACESSÓRIOS DAS

VÁLVULAS

1. Chaveta da válvula

Montada no retentor da válvula e fixada na área da ranhura (um componente do sistema de válvulas, fabricado por usinagem), a cha-veta mantém a mola da válvula em uma posi-ção relativa para o sistema de válvulas. Por segurança, a chaveta deve ser substituída em todas as oportunidades de desmontagem e inspeção do motor.

2. Mola e retentor

O retentor fixa a mola, que deve ser substituí-da devido ao envelhecimento ou corrosão. Os motores de popa de uso náutico normalmente usam uma mola única.

Chaveta da válvula Retentor de óleo Válvula Retentor Mola Guia da válvula Sede da válvula Chaveta da válvula Retentor

(44)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

1) Tipos de mola da válvula

Entretanto, os motores que operam em maior rpm do que o permissível para as válvulas de admissão ou escape podem estar sujeitos a uma vibração excessiva, o que resulta na re-dução de potência do motor. Para evitar isso, os motores de automóveis usam molas duplas ou molas de passo variável.

3. Sede da válvula

Instalada por meio de uma prensa no cabe-çote, a sede é usinada com precisão em um ângulo e largura específicos para assegurar a estanqueidade da face da válvula. A sede é composta de uma peça feita de metal espe-cial para a melhoria da resistência à abrasão.

4. Guia da válvula e retentor de óleo

Estas peças são instaladas por meio de uma prensa no cabeçote e guiam a haste da vál-vula para assegurar seu movimento retilíneo. O retentor de óleo da haste da válvula, na parte superior da haste da válvula, permite um pequeno fluxo de óleo para lubrificar o in-terior da guia.

MANUTENÇÃO DAS VÁLVULAS

A folga entre a válvula e o sistema de válvu-las é ajustada previamente. Se este ajuste for incorreto, causará admissão ou escape insu-ficiente com a resultante queda na potência do motor.

Interna Externa

Mola dupla

Largo

Estreito

Mola de passo variável

Sede da válvula Retentor de óleo Guia da válvula

(45)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

ROTAÇÃO DA VÁLVULA

Se a sede da válvula for contaminada com materiais estranhos, a estanqueidade da vál-vula será prejudicada. Para evitar o acúmulo de materiais estranhos, a válvula é girada de modo a poder mudar sua posição relativa à sede da válvula. Assim os resíduos de car-vão presos entre a válvula e a sede podem ser destruídos e removidos. Para os motores de popa de uso náutico, a extremidade do parafuso de ajuste da válvula (que serve pa-ra empurpa-rar a válvula dupa-rante sua opepa-ração) no balancim é localizada ligeiramente deslo-cada do centro da extremidade da haste.

TURBILHÃO

As válvulas se localizam deslocadas do centro do cilindro. Durante a admissão, devido à

localização descentralizada da válvula de admissão e da geometria curva da janela de admissão, a mistura ar-combustível faz um turbilhão no sentido horário no cilindro

enquanto se desloca para frente. A parte da cabeça da válvula possui um formato similar a um funil, de modo que a mistura ar-combustível admitida pode ser bem difundida. Isto contribui para melhorar a eficiência da combustão e economizar combustível.

(46)

CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

Partida fácil do motor

EIXO COMANDO

Os eixos comando são feitos normalmente de ferro fundido. A diferença no raio entre as duas extremidades arredondadas, ou seja, a diferen-ça entre o diâmetro maior (ressalto) e o diâme-tro menor é chamada de elevação do ressalto de comando. Os ressaltos de comando são fei-tos de aço temperado, de modo que eles podem resistir sem deformação durante sua vida útil. Os ressaltos de comando têm formato oval de modo a não sujeitarem a válvula a impactos quando entram em contato com sua superfície. O perfil oval afeta o desempenho de motor. 1. Acionamento do eixo comando

Os motores de automóveis usam engrenagens ou uma corrente para acionar o eixo comando. Os motores de popa de uso náutico da YAMAHA utilizam uma correia dentada. As engrenagens de sincronização do eixo comando e da árvore de manivelas são conectadas uma à outra com uma correia dentada, de modo que as válvulas de admissão e escape possam operar em fase com a operação do pistão. Algumas correias dentadas são equipadas com um tensionador para remover a folga da correia. As correias dentadas que não produzem ruído são usadas também para motores de automóveis.

2. Descompressor

Para dar partida no motor, é necessário girar o mecanismo de partida com grande força.

Os motores 4 tempos possuem maior taxa de compressão, de modo que os mecanismos de partida manual enfrentam uma força maior de reação contra a compressão, e pode ser difícil acionar o mecanismo de partida suavemente. Os descompressores servem para ajudar a dar partida no motor. Os descompressores forçam a abertura da válvula de escape em um dos dois cilindros durante a operação de partida para eliminar a força de reação contra a compressão, de modo que a facilitar a

atuação do mecanismo de par tida. Neste caso, o motor dará partida utilizando somente um cilindro. Depois da partida, a válvula de escape que foi mantida aberta será fechada automaticamente devido à força centrífuga. (se a partida do motor falhar, ou se ele morrer, o descompressor estará pronto para uso

novamente). Diâmetro menor do ressalto de comando Elevação do ressalto de comando Diâmetro maior do ressalto de comando

Sem descompressor Com descompressor

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CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

VOLANTE

Os motores de popa de uso náutico possuem um volante localizado na parte superior do motor. O volante serve para absorver a

varia-Motor 2 tempos

ÁRVORE DE MANIVELAS

DIFERENÇA DE NATUREZA ENTRE AS

ÁRVORES DE MANIVELAS DE

MOTORES 2 TEMPOS E 4 TEMPOS

A diferença principal da árvore de manivelas entre os motores 2 tempos e 4 tempos é a passagem de óleo que existe somente na ár-vore de manivelas dos motores 4 tempos.

LUBRIFICAÇÃO DA ÁRVORE DE

MANIVELAS

Para assegurar o funcionamento suave da árvore de manivelas, ela é suprida com óleo proveniente do bloco de cilindros. Conforme mostrado na figura, o óleo flui na passagem proveniente da parte do mancal e lubrifica o moente da manivela e a biela.

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CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

MANCAL E CASQUILHO

TIPOS DE CASQUILHOS DE MANCAL

1. Tipos de casquilhos de mancal

2. Tipo trimetálico

O material em três camadas é altamente confiável.

Perímetro externo -> Aço ou liga de chumbo-cobre e alumínio

Perímetro interno -> Metal babbitt (um metal branco que contém 80 a 90% de estanho)

3. Os casquilhos de mancal devem possuir as seguintes características:

1) Resistência à fadiga para suportar cargas intermitentes

2) Compatibilidade entre o eixo e o mancal 3) Excelente ajuste aos mancais da árvore

de manivelas para evitar a entrada de materiais estranhos

4) Proteções disponíveis para situações de falta de óleo, p.ex. na partida do motor 5) Resistência à corrosão

6) Operação estável em altas temperaturas 7) Confiabilidade em operação sob altas

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CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

VIDA ÚTIL DO CASQUILHO

1. As causas possíveis de abreviação da vida útil incluem:

1) Montagem incorreta 2) Desalinhamento da biela 3) Capa de mancal envelhecida 4) Deformação da sede do casquilho 5) Distorção da carcaça do motor 6) Mancal e moente danificados 7) Folga do mancal alargada

8) Quantidade e/ou qualidade de óleo imprópria

9) Corrosão

SELEÇÃO DO TAMANHO

Um fator importante para o projeto de um casquilho é a folga entre a superfície do eixo e o diâmetro interno do casquilho. A folga é essencial para que o óleo (proveniente da bomba de óleo) atinja o eixo passando pelo casquilho, de modo que o desgaste do eixo possa ser evitado. A folga é chamada de fol-ga de lubrificação. Os diâmetros do eixo e do casquilho devem ser determinados de modo a obter uma folga de lubrificação apropriada. São utilizados três tipos de folgas de lubrifi-cação, coloridas de azul, preto e marrom, respectivamente.

VERIFICAÇÃO DA FOLGA DE

LUBRIFICAÇÃO

Para verificar a folga de lubrificação entre o mancal da árvore de manivelas e o casquilho: 1. Coloque uma fita de medição entre o

casquilho e o eixo. Em seguida, aperte a capa de mancal com o torque apropriado. 2. Solte os parafusos da capa de mancal e

remova a fita de medição.

3. Meça a largura da fita de medição

utilizando uma régua em escala para de-terminar se a folga de lubrificação está correta ou não.

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CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

BALANCEIRO DO PISTÃO

CONTRA-BALANCEIRO

Os motores bicilíndricos possuem um ciclo em que um dos cilindros finaliza o curso de com-pressão quando o outro cilindro está no curso de escape. Por outro lado, os motores 4 tem-pos apresentam um ciclo a cada duas revolu-ções com ambos os cilindros operando na mesma direção. Este movimento dos cilindros causa vibração que atua na direção oposta à dos pistões. Para cancelar esta vibração, é utilizado um balanceiro. Marca de alinhamento para sincronização da árvore de manivelas

SINCRONIZAÇÃO DE

OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

PARA MOTORES DE 4 CICLOS

AJUSTE DA SINCRONIZAÇÃO DE

OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

Para assegurar que as válvulas de admissão e escape operem (abram/fechem) na sincro-nização correta em fase com a operação do pistão, a árvore de manivelas e o eixo co-mando devem operar em fase um com o ou-tro. Assim, a árvore de manivelas, o eixo co-mando e o dispositivo de acoplamento entre eles devem ser montados corretamente.

Marca de alinhamento para sincronização dos eixos comando

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CAPÍTULO 2 - GRUPO DE FORÇA

Menor potência do motor

FOLGA DA VÁLVULA

A folga da válvula deve ser ajustada confor-me mostrado na figura. Durante o curso de compressão de um pistão, há uma folga en-tre a cabeça do balancim e a válvula. Para ajustar a sincronização do momento em que a válvula começa a abrir, ajuste o tamanho da folga.

1. Importância da folga da válvula

Grande folga Pequena abertura da válvula Fluxo de admissão e escape insuficiente Sem folga A válvula está sempre aberta Vazamento da mistura ar-combustível Grande ruído mecânico