Sistemas Monofluxo X Duplofluxo (Pulsátivo)

[Brunão. 3]

O motor de combustão interna é uma máquina que transforma a energia térmica, gerada pela queima do combustível, em energia mecânica capaz de movimentar um veículo. É composto basicamente por um bloco - bloco do motor - que contém o virabrequim e os cilindros, cada cilindro abrigando, em seu interior, um pistão. Na parte superior do bloco, está fixado o cabeçote, que contém as câmaras de combustão, as válvulas de admissão e escape e, na maioria das vezes, o comando de válvulas. As válvulas de admissão e escape trabalham em movimento linear (subida e descida ), iniciando seu percurso no interior do cabeçote e descendo pelo interior do cilindro. O funcionamento do motor de combustão interna se dá através da admissão de uma mistura proporcional (relação estequiométrica) de ar / combustível, vinda do carburador ou do sistema de injeção. Admitida pelos dutos do coletor de admissão, essa mistura é enviada ao interior de cada um dos cilindros. Quando a ignição gera faísca nas velas (que estão rosqueadas no cabeçote de forma que a faísca ocorra na extremidade da vela que está dentro da câmara de combustão), essa mistura se inflama dentro das câmaras gerando uma expansão que cria energia; esta energia empurra os pistões para baixo, movendo todo o conjunto (virabrequim, comando de válvulas e outros componentes).

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O pistão, em sua trajetória, sai do Ponto Morto Superior e percorre todo o seu curso, chegando ao Ponto Morto Inferior, criando um vácuo e “sugando” o ar. Após, retorna ao ponto morto superior e, durante esse trajeto, comprime a mistura ar / combustível. Um pouco antes de atingir o PMS, acontece a centelha que inicia a combustão, causando uma expansão que desloca o pistão para baixo novamente. Por inércia, ou devido ao movimento de outro pistão, ele inicia seu retorno ao PMS, expelindo em direção ao coletor de escape os gases produzidos pela combustão (os pontos mortos são assim denominados porque ao atingí-los, a velocidade do pistão é ZERO). A energia gerada pelo movimento dos pistões é então transmitida para o virabrequim, por meio das bielas. O virabrequim transforma o movimento linear dos pistões em movimentos de rotação e transfere a força gerada para o eixo de transmissão que, em seguida, a transfere para a caixa de câmbio e daí para as rodas do veículo. A admissão da mistura ar/combustível se dá através da abertura das válvulas de admissão, e a saída dos gases queimados no processo de combustão é realizada pelas válvulas de escape. Logicamente, esse processo é complexo e ocorre em uma seqüência cronológica de acontecimentos.

Nos motores de 4 tempos, esse processo se dá em quatro fases distintas e seqüenciais.

1º Tempo /Admissão : o pistão desce aspirando a mistura ar/combustível para o interior do cilindro.

2º Tempo / Compressão: a mistura aspirada é comprimida pelo pistão.

3º Tempo / Combustão: a mistura se inflama quando uma centelha é produzida pelo eletrodo da vela de ignição.

4º Tempo / Escape (Exaustão): os gases produzidos pela combustão da mistura saem do cilindro em direção ao coletor de escape.

Tempo de admissão

O pistão está no PMS. Abre-se a válvula de admissão e o pistão baixa, criando um vácuo que permite a entrada da mistura ar/ combustível. Quando o pistão atinge o ponto morto inferior, fecha-se a válvula de admissão. O virabrequim completa meia volta.

Tempo de compressão

O pistão está no PMI e começa a retornar para o PMS; como as válvulas de admissão permanecem fechadas, a mistura ar/combustível é comprimida no interior do cilindro. Pouco antes do pistão completar o curso até o PMS, ocorre a ignição. O virabrequim completa uma volta.

Tempo de combustão

Com a ignição, os gases no interior do cilindro se expandem produzindo alta pressão que age sobre o pistão e obrigando-o a baixar novamente. O virabrequim completa uma volta e meia.

Tempo de escape

O pistão sobe novamente até o ponto morto superior e as válvulas de escape se abrem. O pistão empurra os gases para fora e quando atinge o ponto morto superior, a válvula de escape se fecha. O virabrequim girou 2 voltas, completando um ciclo de trabalho de 4 tempos.

Os pistões trabalham alternadamente, utilizando o chamado sistema de “pistões gêmeos''. Isso significa que, em um motor 4 cilindros, o 1º e o 4º pistões estão no ponto morto superior enquanto o 2º e o 3º estão no ponto morto inferior. Como já mencionado, o motor de combustão interna trabalha em ciclos. A movimentação dos pistões provoca a movimentação do virabrequim e este, conectado ao comando de válvulas por meio de correia dentada ou engrenagens, o faz girar, provocando a abertura das válvulas de admissão e escape.

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A admissão do ar/combustível e a expulsão dos gases gerados pela combustão tem influência decisiva no desempenho do motor logo, o trabalho de abertura / fechamento das válvulas deve ser muito bem controlado. É exatamente por isso que o comando de válvulas é um dos principais componentes do motor e sua adequada escolha pode fazer a diferença entre o sucesso e o fracasso na preparação de um motor. Por estarem conectados, quando o virabrequim gira, o comando gira também, porém, a cada 02 giros do virabrequim, acontece apenas 01 giro do comando. Isso significa que, em um motor com 6.000 RPM, o comando gira a metade disso, ou seja, 3.000 RPM. A mensuração da quantidade de voltas completadas pelo virabrequim representa o valor de RPM (rotações por minuto) do motor.

O comando de válvulas é um eixo que contém ressaltos, os chamados cames. Conforme o eixo gira, os cames entram em contato mecânico com os tuchos das válvulas, provocando seu movimento e determinando dessa forma os pontos de abertura e fechamento das válvulas. Na medida em que as válvulas vão se abrindo, ocorre um distanciamento entre a válvula e sua sede; esta distância é chamada de “levante da válvula”; o período em que a válvula permanecerá aberta é chamado de “duração”(medida em graus); quanto mais longa a duração, maior o tempo de abertura da válvula. Denomina-se “lobe center” o ângulo entre os pontos de levante máximo dos cames de admissão e escape em um mesmo cilindro. Estes três fatores são os grandes responsáveis pelo comportamento do motor.

Cruzamento de válvulas (overlap)

A mistura ar/combustível vem do coletor de admissão, penetra no interior do cabeçote e, através de seus dutos chega aos cilindros / câmaras de combustão. Os gases produzidos dentro das câmaras de combustão são direcionados ao coletor de escape (para que possam ser expelidos) também pelos dutos do cabeçote. As válvulas de admissão controlam a entrada da mistura ar/combustível e as válvulas de escape controlam a saída dos gases. Se a válvula de admissão e a válvula de escape estiverem abertas ao mesmo tempo (cruzamento de válvulas), estabelece-se uma comunicação direta entre o coletor de admissão e o coletor de escape, via cabeçote. Como os coletores de escape e de admissão realizam trabalhos opostos (um admite, o outro expulsa), uma comunicação direta entre ambos pode fazer com que um interfira e prejudique o trabalho do outro.

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Ao mesmo tempo, para que haja um melhor aproveitamento da dinâmica (velocidade) dos gases, promove-se um avanço na abertura das válvulas de admissão e um retardo no fechamento das válvulas de escape. Portanto, quando as válvulas de admissão se abrem no início da admissão, as válvulas de escape ainda estão abertas finalizando o escape, promovendo de fato a comunicação entre os dois coletores, que perdura por milésimos de segundos. A tabela acima demonstra o ciclo de um motor 4 tempos, com ordem de ignição “1342”.

Pulsativo ou Monofluxo?

Os coletores pulsativos, ou duplo-fluxo, foram desenvolvidos para atenuar a pulsação dos gases. Sua utilização evita que, durante o cruzamento das válvulas, o tempo da admissão interfira e prejudique o tempo do escape. Esse resultado é obtido justamente aproveitando-se a dinâmica dos pistões gêmeos, ou seja, o coletor pulsativo promove a “separação” entre os fluxos gerados pelos pistões gêmeos. Assim, o primeiro e o quarto cilindros (gêmeos) se utilizam do mesmo duto, enquanto o segundo e terceiro cilindros (gêmeos) se utilizam de outro. Esse desenho impede que os gases de um cilindro interfiram nos gases do outro e, na prática, isso permite que, no início do tempo da admissão, o cilindro já esteja livre de resíduos dos gases de escape. Note, observando a tabela acima, que enquanto o primeiro cilindro está no tempo de escape, o quarto cilindro está no tempo de compressão, com válvulas de admissão e escape fechadas, o que impede a mistura dos gases de admissão com gases de escape. Essa dinâmica se repete entre o segundo e o terceiro cilindros.

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No coletor pulsativo existe, ainda, um revezamento entre esses dois dutos para recebimento de gases de escape, ou seja, o coletor ''pulsa'' intercalado. Já no coletor monofluxo, quando se dá o cruzamento de válvulas, os gases de escape do 3º cilindro misturam-se aos gases de admissão do 1º cilindro. Isso interfere na lavagem de cilindro (total expulsão dos gases de escape antes da entrada da mistura ar/combustível vinda da admissão e vice-versa) e impede o enchimento do cilindro apenas com os gases de admissão (já que os gases de escape se misturaram à admissão, há uma massa de gases de escape “roubando” espaço dos gases de admissão). Essa ocorrência acaba por comprometer a potência gerada. A escolha entre os sistemas monofluxo ou pulsativo depende dos objetivos da preparação e não se pode afirmar que um sistema é melhor ou pior que o outro. Aqui no Brasil, por exemplo, a preferência é pelos coletores pulsativos enquanto nos E.U.A., os monofluxo são os preferidos. Deve-se, no entanto, tomar um cuidado especial: jamais montar um coletor monofluxo com uma caixa quente pulsativa, pois esse modelo de caixa quente foi desenvolvido para receber os gases de escape separadamente (possui diferença entre áreas dos dutos internos) e sua utilização em conjunto com um coletor monofluxo irá prejudicar o funcionamento da turbina, comprometendo o desempenho do veículo.

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Caixas quentes

Com exceção da configuração acima mencionada, que não deve ser utilizada, qualquer outra configuração de montagem de coletor / caixa quente pode funcionar. A opção pelo modelo pulsativo ou monofluxo deve ser feita em função do objetivo da preparação. Um coletor pulsativo pode tanto trabalhar com uma caixa quente monofluxo quanto com uma pulsativa. A diferença entre os dois modelos é que a monofluxo possui uma única entrada de gases (recebe simultaneamente o fluxo de todos os cilindros do motor) enquanto a pulsativa possui duas entradas (a pulsação de um cilindro não atrapalha o outro). Com relação ao desempenho, a carcaça monofluxo não responde bem aos diferentes tipos de carga do motor (variação entre alta e baixa rotação), mas, quando acoplada a um coletor capaz de atenuar a pulsação de gases do escape (por exemplo um coletor dimensionado), apresenta melhor performance de fluxo. Já a pulsativa responde melhor aos diferentes tipos de carga do motor (variação das rotações).

Turbocompressor

Um turbocompressor é composto, basicamente, pela carcaça da turbina (carcaça quente), pelo conjunto rotativo e pela carcaça compressora (carcaça fria). O que define um turbocompressor como sendo pulsativo ou monofluxo é simplesmente o tipo de carcaça quente por ele utilizada. Assim, se você tiver um turbo compressor monofluxo, poderá convertê-lo em duplofluxo apenas trocando a carcaça quente.

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Caixa quente pulsativa : imagens ilustrativas do fluxo interno

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Caixa quente monofluxo : imagens ilustrativas do fluxo interno

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Combinações entre coletor / caixa quente

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fonte:Please login or register to see this link.

[Cardosinho 2]

Show de bola... ;)

[anferote 536]

Esse Brunão eh um danado mesmo, dps lerei detalhadamente.

abras

[Brunão. 3]

só pra atiçar os danados

[Massaki 2]

só pra atiçar os danados

Conseguiu. :D

Muito bom o tópico. Li até a metade, mas completarei a leitura mais tarde.

[TiagOo 36]

Excelente tópico...eu q n entendia nada do funcionamento do motor e deus compontentes ja tenho pelo menos uma noção minima huahua

[GiBa 81]

Mto bom parabens!