disciplina: motores a combustão interna · • isso significa que a expansão térmica é maior em...

Disciplina:Motores a Combustão Interna

Principais Componentes MóveisParte 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 pino

Alojamento 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

Anel do óleo

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 também de liga de alumínio.

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

Saia

• 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

Saia

• 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

Saia

• 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

Saia

• 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

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 principal

• 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 maior atrito

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

Bibliografia

Allan Bonnick, Derek Newbold.A Practical Approach to Motor Vehicle Engineering and

Maintenance, Editora Elsevier Ltd; 3a edição, 2011.ISBN: 978-0-08-096998-5

Bibliografia

Henrique Rodriguez.Vantagens e Desvantagens do Tucho Hidráulico, de

10/02/2017, Revista 4 Rodas, Editora Abril.Acessado em 29 agosto 2017, disponível em

http://quatrorodas.abril.com.br/auto-servico/as-vantagens-e-desvantagens-do-tucho-hidraulico/